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基于CFD模拟分析的城市铁路隧道列车火灾烟气特性研究
| 论文题名： | 基于CFD模拟分析的城市铁路隧道列车火灾烟气特性研究 |
| 关键词： | 城市铁路隧道;列车火灾;CFD数值模拟;烟气特性 |
| 摘要： | 铁路隧道是铁路运输的咽喉要道，特别是城市铁路隧道，其安全性尤为重要。一旦在隧道内发生列车火灾，将产生大量的有毒烟雾(含CO、CO2)和热烟气，疏散和扑救十分困难，易造成人员伤亡和经济损失，高温还会破坏隧道结构，降低隧道整体的稳定性。 为提高城市铁路隧道防火设计水平，本文以某城市铁路隧道为研究对象，基于CFD数值模拟方法，详细分析了不同通风风速以及不同热释放速率火灾规模条件下的烟气流动分布规律，在此基础上对临界风速进行分析，求解出本文临界风速，对相关临界风速公式进行修正，并提出城市铁路隧道临界风速计算公式。 1、针对城市铁路隧道火灾主要特点，基于CFD数值分析的基本理论，采用FDS分析软件建立了某城市铁路隧道火灾CFD模型，设定了基于“可信最不利”原则的隧道盾构段中部列车火灾场景，其中16MW火灾为重点研究对象。 2、根据CFD模拟分析结果，对隧道列车火灾时烟气流动特性包括烟气浓度、流动速度、能见度等特性做详细分析，同时对影响隧道结构稳定的温度、对人员安全造成直接危害的有毒气体(CO、CO2浓度)也选择作为分析对象。通过CFD模拟分析，可以确定隧道内烟气运动特性及温度、能见度、CO浓度、CO2浓度等火灾要素的分布规律，进而可以比较不同通风风速对火区上、下游的影响，为城市铁路隧道火灾临界风速的研究提供理论依据。 3、在上述研究的基础上，采用MATLAB软件对烟气逆流层长度和通风风速进行最小二乘拟合，得出逆流层长度与通风风速间的关系式并求解出本文的临界风速；将Kennedy公式结果、Atkinson临界风速公式结果分别与本文的临界风速值进行对比分析，对Kennedy公式进行修正，并基于Atkinson公式给出了城市铁路隧道临界风速计算公式。 4、结合以上研究，对城市铁路隧道发生列车火灾时的防范与救援措施提出了具体建议，并对需要进一步研究的问题也进行了讨论与展望。 |
| 作者： | 吴观海 |
| 专业： | 防灾减灾工程及防护工程 |
| 导师： | 韩新 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 同济大学土木工程学院 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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