基于Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的公路隧道火災(zāi)臨界風(fēng)速預(yù)測(cè)研究

發(fā)布時(shí)間：2020-07-28 21:56

【摘要】：隧道作為能夠穿越江海湖泊與崇山峻嶺等障礙的地下空間建筑物,在公路建設(shè)中得到了越來(lái)越多的應(yīng)用,但隨之帶來(lái)的消防安全問(wèn)題也日益嚴(yán)峻。臨界風(fēng)速作為公路隧道火災(zāi)縱向通風(fēng)排煙方式中的一個(gè)重要參數(shù),它的數(shù)值決定著能否在隧道火災(zāi)發(fā)生時(shí)進(jìn)行有效的消防救援活動(dòng),因此對(duì)臨界風(fēng)速進(jìn)行快速且準(zhǔn)確的判定具有至關(guān)重要的作用。目前,國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)于臨界風(fēng)速的研究大多是基于單一因素的影響,但影響隧道火災(zāi)臨界風(fēng)速的因素有很多,且很難用特定的數(shù)學(xué)表達(dá)式進(jìn)行準(zhǔn)確的描述。因此,本文在傳統(tǒng)數(shù)值模擬方法的基礎(chǔ)上結(jié)合Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),對(duì)多種影響因素下隧道火災(zāi)臨界風(fēng)速的數(shù)值變化進(jìn)行了預(yù)測(cè)研究。本文參照公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范建立了全尺寸的馬蹄形隧道模型,以雙車道公路隧道為研究對(duì)象,利用傳統(tǒng)數(shù)值模擬方法,在火災(zāi)動(dòng)力學(xué)軟件FDS中進(jìn)行了火源面積、火源位置、火源熱釋放率、隧道坡度和隧道內(nèi)障礙物這五種因素對(duì)隧道火災(zāi)臨界風(fēng)速影響的模擬實(shí)驗(yàn),說(shuō)明了各因素對(duì)臨界風(fēng)速影響的重要性,并將本模擬結(jié)果與前人研究成果進(jìn)行對(duì)比分析,對(duì)其可靠性與有效性進(jìn)行了驗(yàn)證。其次,以火源面積、火源位置、火源熱釋放率、隧道坡度、隧道內(nèi)障礙物這五種因素作為網(wǎng)絡(luò)輸入?yún)?shù),以臨界風(fēng)速為網(wǎng)絡(luò)輸出參數(shù),以歸一化處理后的數(shù)值模擬數(shù)據(jù)為樣本集,建立了Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)隧道火災(zāi)臨界風(fēng)速預(yù)測(cè)模型。最后,對(duì)本文所建立的Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)臨界風(fēng)速預(yù)測(cè)模型進(jìn)行性能測(cè)試。測(cè)試結(jié)果顯示,該模型臨界風(fēng)速的預(yù)測(cè)值與期望值之間的最大相對(duì)誤差為0.033,能夠滿足公路隧道建筑中對(duì)消防工程的精度要求,并且與臨界風(fēng)速的數(shù)值模擬計(jì)算方法相比,該模型在很大程度上節(jié)省了臨界風(fēng)速計(jì)算的時(shí)間成本,可以為多種影響因素下的隧道火災(zāi)臨界風(fēng)速計(jì)算提供一種新方法。
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)安大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TP183;U453.5
【圖文】：