本文關(guān)鍵詞：公路隧道瀝青路面燃燒機(jī)制及影響因素的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：公路隧道由于其特殊的結(jié)構(gòu)物類型,隧道中一旦發(fā)生交通事故,很容易由于汽車碰撞而引起火災(zāi)。隧道發(fā)生火災(zāi)時(shí),洞內(nèi)的溫度急劇上升,并且產(chǎn)生大量煙氣,造成無(wú)法估計(jì)的經(jīng)濟(jì)損失以及人員傷亡。因此,開(kāi)展對(duì)于瀝青路面的燃燒機(jī)制以及影響因素的分析具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。在總結(jié)分析國(guó)內(nèi)外對(duì)瀝青及瀝青混合料燃燒試驗(yàn),阻燃劑的研制開(kāi)發(fā)以及理論計(jì)算研究的基礎(chǔ)上,從可燃液體在瀝青混合料上的滲透模式以及燃燒模式兩個(gè)方面,深入分析了瀝青混合料的燃燒機(jī)制以及對(duì)應(yīng)的影響燃燒機(jī)制的因素。首先選取了水、酒精和汽油三種不同類型的液體,分析了它們?cè)跒r青混合料上的滲透模式以及可燃液體(酒精、汽油)在瀝青混合料上的燃燒分析。其次,通過(guò)瀝青混合料的燃燒試驗(yàn)和模擬隧道路面火災(zāi)試驗(yàn),得出了瀝青混合料的燃燒機(jī)制及其影響因素。最后運(yùn)用流體動(dòng)力學(xué)CFD軟件FLUENT,模擬了隧道發(fā)生火災(zāi)時(shí)的溫度以及煙氣流動(dòng)情況。具體研究?jī)?nèi)容和成果如下:(1)采用SK-70的基質(zhì)瀝青以及兩種添加劑:SBS改性劑和聚磷酸銨阻燃劑,通過(guò)瀝青性能的相關(guān)實(shí)驗(yàn)確定了最佳的添加劑比例。并且選取了工程實(shí)際中常用的AC-13和SMA-13級(jí)配,通過(guò)馬歇爾試驗(yàn)確定最佳油石比,制成燃燒試驗(yàn)所需要的瀝青混合料。(2)開(kāi)展了對(duì)液體,尤其是可燃液體在兩種不同級(jí)配的瀝青混合料上的滲透模式以及燃燒模式研究。采用將液體傾倒在瀝青混合料上的擴(kuò)散面積來(lái)計(jì)算液體在垂直方向的滲透度和水平方向的滲透度。結(jié)果表明可燃液體在AC-13級(jí)配的瀝青混合料上的垂直滲透度大于等質(zhì)量液體在SMA-13級(jí)配瀝青混合料上的垂直滲透度。而對(duì)于燃燒模式的研究,研究結(jié)果表明與滲透模式相似,即AC-13級(jí)配的瀝青混合料垂直燃燒度大于水平燃燒度,此外可燃液體在瀝青混合料上的垂直燃燒度遠(yuǎn)大于對(duì)應(yīng)其在水平方向的燃燒度。(3)深入研究了瀝青混合料的燃燒機(jī)制。通過(guò)單獨(dú)燃燒一定質(zhì)量的汽油和將其助燃瀝青混合料在時(shí)間上的對(duì)比,發(fā)現(xiàn)瀝青混合料的燃燒時(shí)間基本在單獨(dú)燃燒汽油的時(shí)間2倍以上,說(shuō)明瀝青在瀝青混合料的燃燒過(guò)程中起促進(jìn)作用。而對(duì)于燃燒機(jī)制的影響因素,本文主要選取了級(jí)配和瀝青性能兩個(gè)方面進(jìn)行分析。通過(guò)馬歇爾試件的燃燒試驗(yàn)和車轍試件在模型隧道中的燃燒試驗(yàn),結(jié)果表明SMA-13級(jí)配的瀝青混合料燃燒時(shí)間比AC-13的長(zhǎng)。而瀝青性能方面,加了阻燃劑的瀝青混合料燃燒時(shí)的表面溫度要低于同樣級(jí)配下的基質(zhì)瀝青和SBS改性瀝青混合料。(4)本論文還開(kāi)展了通過(guò)流體動(dòng)力學(xué)CFD軟件對(duì)隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)進(jìn)行了數(shù)值模擬,具體分析了兩種不同的工況。結(jié)果表明在實(shí)際火災(zāi)過(guò)程中,火勢(shì)一開(kāi)始沿著與行車道垂直的方向向洞頂擴(kuò)散,再到貼著路面方向的擴(kuò)散。模擬情況還包括在不同的通風(fēng)風(fēng)速下的燃燒情況,結(jié)果表明在入口處機(jī)械通風(fēng)風(fēng)速為1m/s時(shí),火災(zāi)所產(chǎn)生的煙氣會(huì)隨著風(fēng)向被吹散,形成單向擴(kuò)散。除以上兩種工況外,還對(duì)相應(yīng)的救援機(jī)制和防災(zāi)安全提出了建議。
【關(guān)鍵詞】：隧道路面 隧道火災(zāi) 燃燒模式 燃燒機(jī)制 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U416.217
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 課題提出的目的以及研究意義11-13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-19
• 1.2.1 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀13-17
• 1.2.2 國(guó)外研究現(xiàn)狀17-19
• 1.3 主要研究?jī)?nèi)容19-20
• 1.4 本文技術(shù)路線20-21
• 第二章 可燃液體的擴(kuò)散模式研究21-50
• 2.1 引言21
• 2.2 燃燒路面的瀝青混合料性能21-36
• 2.2.1 燃燒試驗(yàn)路面的瀝青性能21-27
• 2.2.2 集料性能27-29
• 2.2.3 級(jí)配類型的選取29-31
• 2.2.4 瀝青混合料的最佳瀝青含量31-33
• 2.2.5 瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性33-36
• 2.3 可燃液體在不同路面類型中的擴(kuò)散模式研究36-45
• 2.3.1 易燃液體泄漏擴(kuò)散的概述36-37
• 2.3.2 可燃液體在路面中的擴(kuò)散模型37
• 2.3.3 液體在路面中的擴(kuò)散模式試驗(yàn)37-43
• 2.3.4 不同液體的滲透模式與瀝青混合料級(jí)配的關(guān)系43-45
• 2.4 可燃液體在瀝青混合料上燃燒的模式研究45-48
• 2.4.1 可燃液體在瀝青混合料上燃燒模式的試驗(yàn)45
• 2.4.2 燃燒模式試驗(yàn)結(jié)果分析45-48
• 2.5 小結(jié)48-50
• 第三章 隧道瀝青路面燃燒機(jī)理及影響因素的試驗(yàn)研究50-76
• 3.1 引言50
• 3.2 瀝青對(duì)瀝青混合料燃燒的影響50-53
• 3.3 敞開(kāi)空間下瀝青混合料的燃燒試驗(yàn)53-61
• 3.3.1 馬歇爾試件的燃燒試驗(yàn)53-56
• 3.3.2 馬歇爾試件燃燒試驗(yàn)分析56-61
• 3.4 公路隧道空間內(nèi)不同混合料瀝青路面燃燒模擬試驗(yàn)61-69
• 3.5 隧道空間瀝青路面燃燒模擬火災(zāi)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果69-74
• 3.5.1 燃燒時(shí)間69
• 3.5.2 燃燒時(shí)的溫度69-71
• 3.5.3 溫度梯度及可燃液體的燃燒速率71-74
• 3.6 燃燒機(jī)制以及影響因素分析74
• 3.7 小結(jié)74-76
• 第四章 隧道火災(zāi)的流體動(dòng)力學(xué)CFD數(shù)值模擬研究76-102
• 4.1 引言76-77
• 4.2 隧道火災(zāi)CFD研究理論基礎(chǔ)77-84
• 4.2.1 質(zhì)量守恒方程77-78
• 4.2.2 動(dòng)量守恒方程78-79
• 4.2.3 能量守恒方程79
• 4.2.4 湍流模型79-81
• 4.2.5 輻射模型81-82
• 4.2.6 燃燒子模型82-84
• 4.3 隧道火災(zāi)CFD求解方法84-87
• 4.3.1 控制方程的通用形式84-85
• 4.3.2 建立離散方程的方法85-86
• 4.3.3 離散方程的基本解法86-87
• 4.4 隧道火災(zāi)CFD模擬建模方法87-91
• 4.4.1 計(jì)算軟件的選取87
• 4.4.2 建模中關(guān)鍵參數(shù)的處理87-88
• 4.4.3 火災(zāi)源88-90
• 4.4.4 火災(zāi)規(guī)模的確定90-91
• 4.5 幾何模型及計(jì)算條件91-94
• 4.5.1 實(shí)際工程概況91-92
• 4.5.2 模型建立以及邊界條件92-94
• 4.6 數(shù)值模擬的火災(zāi)工況94-100
• 4.6.1 工況Ⅰ——不同規(guī)模火災(zāi)發(fā)生于隧道中部的模擬分析94-97
• 4.6.2 工況Ⅱ——機(jī)械通風(fēng)下的燃燒模擬分析97-100
• 4.7 小結(jié)100-102
• 第五章 結(jié)論與展望102-105
• 5.1 主要結(jié)論102-103
• 5.2 進(jìn)一步研究的建議103-105
• 致謝105-106
• 參考文獻(xiàn)106-110
• 在學(xué)期間發(fā)表的論文和取得的學(xué)術(shù)成果110

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