纵向通风隧道内火灾温度场分布规律研究

以狮子洋水下特长隧道为工程背景,利用CFD数值模拟软件FDS 4.01,建立隧道实体物理模型,进行火灾数值模拟分析。研究了列车火灾热释放功率为15 MW、不同坡度、不同纵向通风风速下,该类隧道内拱顶附近和2 m高处温度场的纵向分布规律,以及各工况下拱顶的最高温度,并分析其对隧道结构防火和人员疏散救援的影响。结果表明:随隧道坡度的增大,在同一通风速率下的烟气回流长度逐渐减小,但随着风速的加大,坡度对烟气回流的影响逐渐减弱;随着通风风速的增大,火区附近的温度下降,而沿程温度上升,纵向通风速率越大,拱顶温度越低。     

坡度对地铁区间隧道火灾中人员疏散影响研究

为探究地铁区间隧道发生火灾时坡度对人员疏散的影响，运用Pyrosim和Pathfinder软件对区间隧道发生火灾时人员的疏散情况进行数值模拟，分析火灾烟气影响下的人员疏散速度系数，重点研究不同坡度以及不同疏散策略下的人员疏散过程。结果表明：在列车中部发生7.5 MW火灾并紧急停靠在区间隧道中部的情况下，随着坡度的增大，火灾烟气对上坡方向疏散人员的影响逐渐增大，造成人员的疏散速度逐渐减小；当隧道坡度大于1.3%时，与火灾烟气的威胁相比，人员密度对下坡方向人员疏散速度的影响占据主导作用，建议尽量采用往下坡方向疏散的策略；对于坡度小于1.3%的隧道，可同时选择上下坡2个出口疏散。     

侧部双点排烟隧道火灾烟气逆流长度研究

火灾烟气逆流长度是侧部重点排烟模式烟气控制有效性的关键判据。为探究相关因素对侧部双点排烟模式下火灾烟气逆流长度的影响,根据π定理,对相关因素进行量纲分析,推导出烟气逆流长度与火灾热释放速率、排烟口排烟速率、排烟口间距、排烟口面积、排烟口距隧道顶板高度、排烟口长宽比6个影响参数的无量纲函数关系式;通过数值模拟并对模拟数据拟合,确定烟气逆流长度与这6个影响参数的关系。结果表明,侧部排烟模式下,烟气逆流长度随火灾热释放速率增大而增大,随排烟口排烟速率、排烟口间距增大而减小,烟气逆流长度不受排烟口面积、距隧道顶板高度、长宽比的影响。进而建立了考虑侧部双点排烟作用且与数值模拟结果相吻合的烟气逆流长度无量纲计算公式。     

城市公路隧道火灾分段烟控方案研究

为研究多排烟井隧道内火灾场景下的烟控关键技术参数,以长沙市某城市公路隧道为背景,首先通过对该隧道内的火灾致灾原因及灾害特点等因素进行分析,确定该隧道内的车辆事故下的火灾热释放速率;其次利用基于火灾动力学理论的计算模型分析该隧道内车辆火灾事故,研究火灾事故下隧道内的烟雾分布规律及特性;最终基于各类通风方案下烟雾控制情况制定合理的烟雾控制方案。结果表明,城市隧道内30 MW的火灾场景下仅利用1个排烟井无法将烟气完全抑制在火灾至火灾下游1个排烟井范围内;利用火灾下游两个排烟井排烟时,烟雾能够得到较好地控制,第二个排烟井下游不受烟气的影响。     

侧部点式排烟隧道火灾临界风速研究

为得到侧部点式排烟模式隧道火灾临界风速无量纲计算式,针对隧道侧部点式排烟模式,根据π定理和相似理论,采用量纲分析方法分析影响临界风速的相关因素,推导出影响临界风速3个因素的无量纲函数关系式;采用数值模拟方法,确定临界风速与火灾热释放速率、排烟量、排烟口距火源距离的量化关系。研究结果表明:当无量纲排烟口距火源距离小于2.22时,临界风速随排烟口距火源距离的增大呈1/25次方的增长关系,随排烟量的增大呈-3/50次方减小关系;当无量纲排烟口距火源距离大于2.22时,临界风速不再随排烟口距火源距离和排烟量的变化而改变;临界风速始终随火灾热释放速率的增大呈1/3次方增长关系。     

样品尺寸对热塑性聚氨酯燃烧性能的影响研究

采用锥形量热仪对不同尺寸的热塑性聚氨酯材料进行小尺寸燃烧试验研究,获得了点燃时间、热释放速率、烟气释放速率及燃烧特性指数等参数,分析了样品尺寸对其燃烧性能的影响.结果表明:点燃时间随着材料厚度的增加而延长;材料厚度的增加加长了内部导热过程,使热释放速率峰值和烟气释放速率峰值增大,到达峰值的时间延长;燃烧特性指数中火灾增...     

地铁区间隧道烟气层化现象研究

以重庆某一地铁区间隧道为原型,搭建了1∶15小尺寸隧道试验台,通过小尺寸试验与FDS 6.5.2数值模拟开展隧道顶部烟气温度分布及分层规律研究。基于Newman提出的烟气层分区条件,研究了不同纵向风速下的烟气分层现象,提出了烟气稳定层化长度的概念,并分析了火源热释放速率及断面型式对烟气层化长度的影响。试验证明了Newman提出的烟气分层计算方法是可信的。结果表明:纵向风速较小时,火源下游能呈现烟气分层现象;烟气稳定层化长度受火源热释放速率影响较大,随热释放速率增大而增大;隧道高度的变化对烟气稳定层化长度的影响较小。     

空气幕对地铁隧道火灾温度及流场的影响研究

为探明空气幕对地铁隧道内温度及流场分布的影响,通过火灾动力学求解器(FDS)研究不同火源热释放速率(HRR)、空气幕射流速度和射流角度下隧道内纵向温度、拱顶最高温度及流场分布。结果表明:火源HRR为10、15和20 MW时,空气幕射流速度至少为16、18和20 m/s才能保证烟气控制效果;当射流角度小于45°时,增大射流角度能加速拱顶温度衰减;当射流角度大于45°时,射流角度对拱顶温度衰减的影响很小;拱顶最高温度随着射流速度增大而减小,随着射流角度的增大而增大,射流角度通过影响火源与空气幕之间的旋涡来改变隧道内的温度分布。     

CRH_1型动车组一等座车厢火源热释放速率研究

为了得到不同通风条件和旅客行李条件下CRH1动车组一等座车厢的火源热释放速率的合理取值范围,以CRH1型动车组一等座车厢为研究对象,以锥形量热仪和大型量热仪测定的高速客车车体内材料和行李的燃烧性能为输入参数,运用FDS软件模拟6种火灾场景下车厢的火源热释放速率随时间的变化规律,分析了通风条件、火灾荷载密度、可燃物间距和行李重量对车厢火源热释放速率的影响。研究结果表明:在不考虑旅客行李时,各种通风条件下车厢最大火灾热释放速率在1.86-4.34MW之间;在车门与车窗开启条件下,与不考虑旅客行李的情况比较,人均携带10、20kg行李时,火源热释放速率分别增加了12.84、15.38MW,增加的幅度分别为570%和684%。     

旅客行李对高速客车车厢火源热释放速率的影响研究

为了得到考虑旅客行李影响情况下的高速客车车厢火源热释放速率的合理取值范围,以CRH1型动车组二等座车厢为例,以锥型量热仪和大型量热仪测定的高速客车车体内材料和行李的燃烧性能为输入参数,运用FDS软件模拟9种火灾场景下车厢的火源热释放速率随时间的变化规律,分析行李重量对车厢火源热释放速率的影响。研究结果表明:旅客行李对高速客车车厢火源热释放速率的影响是与通风条件协同作用的结果;在车门与车窗关闭条件下,旅客行李对于火源热释放速率的贡献值基本可忽略;在车门开启与车窗关闭条件下,旅客人均携带10kg和20kg行李时,行李对车厢火源热释放速率的贡献值为0.24MW和0.6MW,贡献率为5%和11%;在车门与逃生车窗开启条件下,旅客人均携带10kg和20kg行李时,行李对车厢火源热释放速率的贡献值分别为1.3MW和3.8MW,贡献率分别为7%和21%。     

单洞双线铁路隧道火灾人员疏散安全性分析

为了分析单洞双线铁路隧道火灾人员疏散安全性，基于单洞双线铁路隧道结构特点，分析不同火灾场景下人员疏散模式，利用火灾动力学模拟软件FDS，建立隧道火灾模型，分别研究火源位于车头和列车中部车厢内时可用安全疏散时间。利用Pathfinder软件，模拟人员折返路线与不同疏散口间距下人员疏散过程，分析必需安全疏散时间及其影响因素。研究结果表明:隧道发生火灾时，人员可用安全疏散时间与火源位置有关，必需安全疏散时间受疏散总人数、疏散口选择、疏散口间距等因素影响很大。在设计隧道疏散系统时，可通过减小疏散口间距和设置明显的疏散设施指示标识，减少人员疏散所用时间。     

水幕在隧道中灭火的数值模拟研究

利用CFD软件中的专用FDS软件对水幕在隧道产生火灾进行灭火模拟研究,模拟水幕对隧道中火灾产生的烟气流动速度、烟气浓度以及温度等特性参数的影响,模拟得到水幕能有效地减慢地下隧道中烟雾的扩散和降低烟雾的温度,为地下工事中的人员逃离提供有力的保证,为加强地下工事的防御提供了理论参考。     

基于FDS的综合管廊电缆火灾烟气优化控制模式研究

为给火灾情景下管廊检修人员应急疏散和外部消防救援提供有益指导，采用火灾动力学软件对不同的通风系统（自然通风、机械负压通风和全面机械通风）与防火门、喷淋系统的不同开启状况等12种组合模式下的温度、能见度等参数变化进行分析，探究综合管廊火灾烟气优化控制模式。结果表明:进风系统、排烟系统、喷淋系统以及防火门合理的优化组合模式能够达到有效控制管廊火灾烟气的目的；火灾情景下，自然通风系统不能有效控制火灾烟气的发展，而机械负压通风和全面机械通风系统，如能及时启动喷淋以及关闭防火门，管廊内的烟气便可得到有效的控制。研究结果可为应急条件下人员疏散提供参考。     

不同火灾规模下隧道水幕线性喷水强度的研究

为了探究火源功率和水幕线性喷水强度对烟气特征参数和水幕阻烟隔热能力的影响，以全尺寸隧道为研究对象，采用FDS数值模拟方法，还原验证了前人使用的小尺寸模型，研究了20组工况下烟气特征参数变化的规律。研究结果表明:根据相似性原理还原后的全尺寸模型在相同工况下的模拟结果与小尺寸实验基本一致；水幕系统降低遮光率的效果随线性喷水强度增加而增强，当线性喷水强度增至一定程度时，遮光率和隔热效率无明显变化；对于中、大型规模火灾，水幕有效作用时间出现减少的情况；火源功率为5，20，30 MW的小、中、大规模的隧道火灾，综合考虑经济性和水幕效果，建议分别选择水幕的线性喷水强度为8，14，16 L/(s瘙
簚m)。     

盾构铁路隧道坡度对火灾烟气蔓延的影响研究*

为研究坡度隧道内列车阻滞后的火灾烟气蔓延行为，利用火灾动力学模拟软件（FDS）建立盾构铁路隧道火灾模型和CRH6高速列车阻滞模型，隧道坡度分别为0%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%和4.0%，通过分析隧道内烟气、温度、能见度等特征参数的变化规律，研究坡度隧道内高温烟气的受力情况，探讨坡度变化对火灾烟气蔓延的作用机理。结果表明，坡度隧道内发生火灾，随着烟气的蔓延，隧道内形成沿坡度方向的烟囱效应力，使得烟气在火源两侧呈不对称分布。火源下游区域的高温烟气在火风压和烟囱效应的协同作用下蔓延速度比上游更快，下游烟气层分界中性面与隧道轴线平行，上游烟气层分界中性面呈现水平状态。有坡度的铁路隧道内发生火灾，建议向火源下游方向施加纵向机械通风，人员向火源的上游方向疏散逃生更安全。     

火灾情况下某单洞双层盾构隧道人员疏散分析

对于火灾情况下单洞双层超大断面双层盾构隧道人员疏散问题,在现有的规范中,没有相关条文说明给出明确要求。主要针对火灾情况下某单洞双层盾构隧道人员疏散进行分析,对我国某水下盾构隧道开展了火灾情况下人员疏散的模拟研究。利用Pathfinder模拟疏散软件,通过模拟计算获得该双层盾构隧道发生一起火灾情况下人员逃生所需的时间,验证其疏散通道的疏散能力,以及疏散楼梯尺寸、疏散逃生洞口间距的有效性。在模拟中,将火源设置在隧道的下层,人员从隧道下层往上层疏散。结果表明,基于隧道内疏散楼梯最大的有效宽度,当疏散逃生洞口间距设置为36m时,方可将人员疏散至未失火层隧道的时间控制在6 min以内,从而满足"6 min原则"要求。     

矿井火灾风险指数评价法

矿井火灾风险评价是为了确定矿井火灾风险,以便制定针对性的矿井火灾防治措施.本文通过分析矿井火灾影响因素,建立了用可燃物、引火源、助燃剂和环境表示的矿井内某地点火灾可能性的评价指标,提出了火灾可能性分值与一般人们公认的事故发生频率的关系;在假设被超过人员致死浓度或致死温度烟流污染的井巷为危险井巷的条件下,建立了矿井某地点火灾死亡人数模型;将死亡人数作为火灾严重性评价指标,给出了用火灾发生频率和死亡人数乘积表示的某地点火灾风险指数;井巷火灾风险指数等于该井巷内所有地点火灾风险指数之和,矿井火灾风险指数等于矿井内所有井巷火灾风险指数之和.本文建立的矿井火灾风险指数评价法是一种定量风险评价方法,应用该方法评价矿井火灾风险,不仅可以给出矿井的火灾风险指数值,用于比较不同矿井的火灾风险,还可以明确矿井发生一次死亡人数不同的火灾频率.     

综合管廊电缆火灾窒息灭火试验与数值模拟研究

为研究综合管廊电缆火灾窒息灭火有效性,采用缩尺寸试验与数值模拟方式,研究不同线缆数量、线缆布置间距、线缆分层情况对窒息灭火时间的影响,以及火灾过程中线缆热释放速率、烟气高度、环境温度、CO体积浓度、O₂体积浓度等关键参数的变化,判定最佳防火门关闭时间与电缆火灾窒息灭火时间。研究结果表明：在密闭情况下,线缆数量越多,综合管廊电缆火灾窒息时间越短;对于相同线缆数量,在线缆按一定间距布置情况下,窒息时间更短;对于双层线缆布置,线缆按一定间距布置情况下的窒息时间反而更长;防火门关闭时间t_关为350 s时,可满足人员安全疏散需求;采用窒息灭火方式时,电缆火灾灭火时间t_灭约为1 620 s。研究结果可为地下管廊电缆灭火提供试验方法参考和数据支持。     

电缆隧道火灾数值仿真及分析

电缆隧道灭火以及人员疏散的关键,在于对灾变条件下隧道火灾参数变化的正确预测,特别是火焰、烟气蔓延范围,烟气浓度变化以及有毒气体的扩散范围等参数的预测。为了获得电缆隧道火灾参数,应用美国国家标准和技术研究院(NIST)开发的FDS(Fire Dynam ics Simulator)软件,建立电缆隧道模型,对隧道火灾进行全尺寸模拟,通过对模拟实验数据处理和分析,给出电缆隧道火灾时烟气浓度和氧气浓度,纵向温度的变化规律,火焰蔓延情况以及高温烟气在隧道中水平蔓延规律,为有效救援和紧急疏散以及消防决策提供一定依据。     

公路隧道火灾风险评价模型及应用

公路隧道火灾风险评价研究是预防和控制公路隧道火灾事故的重要手段。通过火灾案例统计分析,运用安全系统工程方法分析公路隧道火灾事故原因,从设备因素、人员因素、环境因素以及管理因素四个方面构建公路隧道火灾风险评价指标体系。建立了基于模糊层次评价法公路隧道火灾风险评价数学模型;最后对某公路隧道进行应用实例研究,确定了公路隧道的火灾风险等级并提出了相应的改进措施。结果表明公路隧道火灾风险评价指标体系以及评价方法能合理反映公路隧道的火灾风险。