發(fā)布時(shí)間：2020-06-07 12:25

【摘要】：隨著城市的日益擴(kuò)張,隧道作為人員同行和物品交換的媒介通道,正扮演者越來(lái)越重要的角色,隧道火災(zāi)問(wèn)題也因此越來(lái)越受到關(guān)注。集中排煙作為新興的排煙方式,相比縱向排煙和橫向排煙有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),本文通過(guò)小尺寸實(shí)驗(yàn)、理論分析和數(shù)值模擬的方式,對(duì)集中排煙隧道內(nèi)煙氣層吸穿現(xiàn)象及最宜排煙效率進(jìn)行研究,期望通過(guò)對(duì)吸穿和排煙效率的研究,為某實(shí)際隧道集中排煙得到合適的排煙風(fēng)量。本文的主要內(nèi)容及研究成果如下:通過(guò)開(kāi)展小尺寸隧道模型集中排煙實(shí)驗(yàn)研究單排煙口不同排煙風(fēng)量下的吸穿現(xiàn)象,實(shí)驗(yàn)研究了隧道集中排煙排煙口下方煙氣層的吸穿過(guò)程,計(jì)算得到了完全吸穿時(shí)的弗勞德數(shù)的數(shù)值接近1.8,分析了集中排煙隧道排煙口下方煙氣層的溫度和厚度變化,研究了單排煙口下方煙氣層溫度和厚度隨排煙風(fēng)量改變的變化趨勢(shì),分析了排煙過(guò)程中的未吸穿區(qū)、過(guò)渡區(qū)和完全吸穿區(qū)。計(jì)算不同排煙風(fēng)量下的弗勞德數(shù),驗(yàn)證了計(jì)算所得的弗勞德數(shù)與實(shí)際情況十分接近,得到了單排煙口發(fā)生臨界吸穿和完全吸穿的臨界弗勞德數(shù)分別在1.2和1.8左右。為了分析數(shù)值模擬是否能用于研究集中排煙吸穿現(xiàn)象,使用FDS建立與小尺寸實(shí)驗(yàn)相同的模型,設(shè)定相同的工況進(jìn)行模擬。對(duì)比了火源功率、排煙口下方測(cè)點(diǎn)溫度、煙氣層厚度等一系列參數(shù),驗(yàn)證了數(shù)值模擬數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果差距在10%以?xún)?nèi),數(shù)值模擬可以用來(lái)十分準(zhǔn)確的研究隧道集中排煙吸穿現(xiàn)象,通過(guò)數(shù)值模擬圖像化分析了隧道單排煙口下方煙氣層的溫度和速度矢量,分析發(fā)現(xiàn),低排煙量下,由于一維定常流動(dòng)的存在,排煙口下方吸穿區(qū)的空氣補(bǔ)充主要由煙氣補(bǔ)充,排煙風(fēng)量過(guò)大時(shí)由下方空氣補(bǔ)充。通過(guò)全尺寸數(shù)值模擬分析了實(shí)際隧道集中排煙不同排煙風(fēng)量條件下,煙氣的擴(kuò)散范圍,研究了不同排煙風(fēng)量下溫度和CO濃度在隧道不同位置的分布,分析了溫度和CO的傳播速度和距離收排煙風(fēng)量的影響。通過(guò)在排煙口測(cè)量排出CO_2質(zhì)量與CO_2生成質(zhì)量進(jìn)行計(jì)算,得到單個(gè)排煙口排煙效率和總體排煙效率,研究排煙效率隨排煙風(fēng)量增大的能效比曲線,得出最合適的排煙風(fēng)量。圖31表7參72
【圖文】：

.1 研究背景近年來(lái)，隨著城市的日益擴(kuò)張，地區(qū)人口流動(dòng)越加頻繁，隧道作為連通兩員和物品交換的通道，正扮演者越來(lái)越重要的角色。根據(jù) 2017 年交通部的數(shù)據(jù)[1]，我國(guó)年末全國(guó)鐵路營(yíng)業(yè)里程達(dá)到 12.7 萬(wàn)公里，全國(guó)公路總里程 47公里，全國(guó)公路隧道共計(jì) 16229 處，長(zhǎng)達(dá) 1528.51 萬(wàn)米，其中，特長(zhǎng)隧道、401.32 萬(wàn)米，長(zhǎng)隧道 3841 處、659.93 萬(wàn)米，相較于 2011 年[2]底的 852長(zhǎng)了 7707 處隧道。隧道在為交通運(yùn)輸和人員往來(lái)帶來(lái)巨大便利的同時(shí)，也出現(xiàn)了一系列的隧災(zāi)和安全問(wèn)題。根據(jù)相關(guān)資料顯示，公路隧道的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)大約是鐵路隧道~25 倍[3]，國(guó)內(nèi)的火災(zāi)頻率大概在 10 次/（億·車(chē)·公里）到 17 次/（億·車(chē)）之間[4]，日本的隧道火災(zāi)頻率為 0.5 次/（億·車(chē)·公里）[5]，國(guó)外的隧道風(fēng)險(xiǎn)大概在 20 次/（億·車(chē)·公里）左右[6]。

采用集中排煙模式的隧道通常留出適當(dāng)?shù)目臻g設(shè)置排煙道，頂棚集中排置在頂棚處，側(cè)向集中排煙一般會(huì)在側(cè)邊涵洞結(jié)合纜線洞設(shè)置，隧道正進(jìn)行縱向通風(fēng)排出污濁空氣，避免人員處在高 CO 和尾氣污染的狀態(tài)只使用隧道內(nèi)的軸流風(fēng)機(jī)。一旦發(fā)生火災(zāi)，在設(shè)定時(shí)間后，，隧道內(nèi)的排煙風(fēng)機(jī)打開(kāi)，縱向通風(fēng)的軸流風(fēng)機(jī)也改變方向或加大風(fēng)量，將煙氣抽入中，最后排出隧道。這樣帶來(lái)的問(wèn)題在于，如果排煙風(fēng)量過(guò)大，會(huì)造成近的煙氣卷吸程度增大，使得空氣層與煙氣層摻混，破壞煙氣層的穩(wěn)溫度和氣體濃度擴(kuò)散加劇，影響隧道內(nèi)的溫度和氣體濃度分布。同時(shí)，過(guò)大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致煙氣層被吸穿，空氣被吸入排煙閥中，影響排煙效率。最排煙道的摩擦作用和排煙口分布位置不同，各個(gè)排煙口的排煙效率也會(huì) 隧道火災(zāi)煙氣蔓延過(guò)程ⅡⅣ ⅤⅢ
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：U453.5;U458.1

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前9條

1 王剛;趙冬;;點(diǎn)式排煙誘導(dǎo)風(fēng)速對(duì)大功率隧道火災(zāi)煙氣影響數(shù)值模擬[J];安全與環(huán)境學(xué)報(bào);2013年05期

2 劉琪;姜學(xué)鵬;蔡崇慶;袁月明;;排煙風(fēng)量變化對(duì)隧道集中排煙效率的影響[J];安全與環(huán)境學(xué)報(bào);2012年06期

3 潘一平;趙紅莉;吳德興;李偉平;;隧道火災(zāi)集中排煙模式下的排煙效率研究[J];安全與環(huán)境學(xué)報(bào);2012年02期

4 蔣亞強(qiáng);霍然;胡隆華;陽(yáng)東;劉帥;祝實(shí);;通道火災(zāi)時(shí)橫向排煙對(duì)煙氣層化特性的影響研究[J];工程力學(xué);2010年07期

5 閆治國(guó);楊其新;朱合華;;長(zhǎng)大公路隧道火災(zāi)溫度場(chǎng)分布試驗(yàn)研究[J];東南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2005年S1期

6 楊其新,王明年,曹智明;長(zhǎng)大雙洞公路隧道火災(zāi)模式下橫通道風(fēng)流研究[J];地下空間;2004年02期

7 王明年,楊其新,袁雪戡,楊忠;公路隧道火災(zāi)情況下風(fēng)壓場(chǎng)變化的模型試驗(yàn)研究[J];公路交通科技;2004年03期

8 史聰靈,李元洲,霍然;室內(nèi)火災(zāi)機(jī)械排煙效果的模型計(jì)算與實(shí)驗(yàn)研究[J];燃燒科學(xué)與技術(shù);2003年06期

9 楊瑞新,陳雪峰;高等級(jí)公路長(zhǎng)隧道火災(zāi)特點(diǎn)及消防設(shè)計(jì)初探[J];消防科學(xué)與技術(shù);2002年05期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 馮文興;典型建筑結(jié)構(gòu)中火災(zāi)危害性氣體向遠(yuǎn)處的傳播特點(diǎn)和分布規(guī)律[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2007年

2 胡隆華;隧道火災(zāi)煙氣蔓延的熱物理特性研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2006年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 陳姝;集中排煙公路隧道火災(zāi)煙氣層吸穿現(xiàn)象研究[D];武漢科技大學(xué);2018年

2 劉梅佳;集中排煙公路隧道火災(zāi)煙氣流動(dòng)特性研究[D];武漢科技大學(xué);2018年

3 程奉梅;某城市隧道通風(fēng)方式優(yōu)化及火災(zāi)煙氣控制研究[D];四川師范大學(xué);2018年

4 王宇軒;沉管隧道火災(zāi)集中排煙模式下煙流特性研究[D];長(zhǎng)安大學(xué);2017年

5 袁園;公路隧道側(cè)向集中排煙系統(tǒng)排煙效果研究[D];重慶交通大學(xué);2017年

6 李連健;縱向風(fēng)和集中排煙協(xié)同作用下隧道火災(zāi)煙氣蔓延特性及分層穩(wěn)定性研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2017年

7 崔凌菲;地下道路隧道火災(zāi)通風(fēng)試驗(yàn)與數(shù)值模擬研究[D];北京建筑大學(xué);2014年

8 袁月明;集中排煙模式下隧道煙氣層吸穿現(xiàn)象研究[D];中南大學(xué);2014年

9 林琳;地鐵站臺(tái)火災(zāi)煙氣流動(dòng)模擬及排煙研究[D];大連交通大學(xué);2010年

10 劉明;長(zhǎng)大公路隧道火災(zāi)集中通風(fēng)排煙方式系統(tǒng)研究[D];中南大學(xué);2009年

本文編號(hào)：2701414