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基于CFD模拟分析的大断面公路隧道汽车火灾温度特性研究
| 论文题名： | 基于CFD模拟分析的大断面公路隧道汽车火灾温度特性研究 |
| 关键词： | 公路隧道;汽车火灾;温度特性;CFD;数值模拟 |
| 摘要： | 近年来世界各国频繁发生重大公路隧道火灾，使隧道防火成为国际上消防研究的热点和难点问题。隧道内发生火灾时产生的高温、高热及大量腐蚀性燃烧气体往往会危及到隧道内人员的安全，导致隧道内车辆、物资及隧道本身设施的毁损。同时，火灾还会破坏隧道结构，降低隧道整体的稳定性。 本文采用CFD数值模拟技术，以上海长江隧道为应用实例，对汽车火灾时大断面公路隧道内温度特性，包括隧道内拱顶最高温度，温度一时间曲线，纵向、水平向及横向温度分布规律进行了研究。隧道CFD模型采用纵向通风方式，同时综合考虑了不同火灾荷载、不同通风风速对隧道内温度特性的影响，共设定10个数值模拟场景。 通过CFD数值模拟研究得到的主要研究成果包括： 1、火灾时，隧道内水平向温度分布呈三段式分布特征：在火区下游的开始段距离范围内，中心区域温度明显低于分布在两侧的温度的“两侧高温段”。然后接下来的一段距离发展为中心区域温度比两侧温度稍高些的“中心高温段”。最后剩下的至出口范围温度分布才趋于均匀的“均匀段”。各段内的最高温度与最低温度间的温差均随通风速度的增加而减小。 2、隧道结构防火设计应考虑其内部可能达到的最高温度、升温特性以及结构体的火灾行为，确定相适应的设定火灾规模与温度一时间曲线。对于中小型火灾，隧道的防火设计应采用IS0834-标准温度时间曲线。对于大型火灾(50MW)，应分为两种情况考虑：(1)当通风风速为3m/s、4m/s时，隧道的防火设计应采用适用于开敞环境的碳氢曲线；(2)当通风风速为5m/s时，隧道的防火设计可采IS0834-标准温度时间曲线。 3、大断面公路隧道的结构防火设计可划分为两个标准：(1)山岭公路隧道，热释放速率设计目标20MW；(2)海底/越江公路隧道，热释放速率设计目标50MW，同时给出对应于不同防火标准而应采用的隧道拱顶最高温度计算公式。 |
| 作者： | 王克拾 |
| 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： | 2008 |
| 正文语种： | 中文 |
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