铁路隧道火灾中烟气逆流层长度的研究

以狮子洋隧道为工程背景,对不同火源热释放速率、不同通风风速、不同坡度及不同断面当量直径情况下的火灾进行了数值模拟。分析了隧道烟气逆流层长度的变化规律,并对模拟数据进行了拟合。结果表明,隧道烟气逆流层长度与通风风速、火源热释放速率、隧道断面当量直径的自然对数值拟合均符合直线关系,呈递增或递减变化;坡度对烟气逆流层长度的影响随通风风速的增大而减弱。在分析烟气逆流层长度变化规律的基础上,建立了烟气逆流层长度与火源热释放速率、通风风速及断面当量直径的关系式,通过对数据拟合获得了烟气逆流层长度公式,该公式推导合理,并有所创新。     

考虑燃烧作用的隧道火灾三维数学模型

采用预设概率密度函数模型考虑燃烧的过程，构建了一种描述隧道火灾过程中燃油燃烧、烟气流动和传热的三维数学模型。应用该模型模拟了台缙高速公路苍岭特长隧道在释热率为50MW、风速分别为0～2m／s条件下的火灾过程，并通过室内模型燃烧试验验证了其有效性。与相同条件下热源模型计算结果的比较表明：无论通风条件如何，燃烧释放的大量烟气均会在火源上方形成一高速烟流区，而热源模型由于忽略了燃烧过程，在风速≥1m／s的条件下将无法刻画出该区域。高速烟流区抑制了纵向风流与高温烟流的混合，控制着火源近区的流场结构，是造成烟气回流和分层运动现象的主要因素之一。     

双火源隧道火灾的临界风速变化规律研究

使用FDS数值模拟的方法研究了双火源隧道火灾的临界风速变化规律,重点研究了纵向风下游火源功率及火源间距对临界风速的影响,并从烟气的能量转化过程分析了临界风速的变化原因。结果表明:在上游火源功率及火源间距确定的条件下,临界风速随下游火源功率增加的变化趋势近似呈线性增长;当火源间距为0时,临界风速均等同于与两个火源总功率相同的单火源情形;对于功率确定的上游火源及下游火源,临界风速随火源间距增加的变化趋势近似于二次方递减;对于功率确定的上游火源,每种功率的下游火源都存在一个对临界风速产生影响的"极限距离",且此距离随下游火源功率增加的变化趋势近似呈线性增长。多火源隧道火灾的临界风速相比单火源存在较大区别,因此在隧道的通风设计中,应充分考虑多火源的分布情况,临界风速的计算也更加合理,制定的火灾扑救及人员疏散方案也更加科学。     

地铁隧道不同排烟风速对火灾烟气控制的模拟分析

以某地铁隧道过江段为研究对象,基于CFD数值模拟方法,采用大涡模拟火灾分析软件FDS对相同纵向风速条件下,排烟道内不同排烟风速对地铁列车火灾烟气控制效果的影响进行模拟对比分析,分析结果可为设计单位对在排烟风机的选取提供一定的参考。模拟分析的结果表明,当纵向风速设定为1m/s时,排烟风道内排烟风速为5m/s即能达到较好的地铁列车火灾烟气控制效果。     

窗墙面积比对高层住宅外墙外保温火灾蔓延的影响分析

外墙外保温火灾发生后,窗口不仅成为火焰进入室内的通道,而且提供大量的新鲜空气,可能导致室内发生轰燃。为了研究住宅窗墙面积比(以下简称窗墙比)对火势的蔓延速率和火场温度的影响,采用了美国标准与技术研究所开发的场模拟软件FDS(火灾动力学模拟器),模拟了不同窗墙比情况下的住宅外墙外保温火灾。分析结果表明:随着窗墙比的增大,火灾蔓延速率变快,蔓延范围增大,但峰值温度降低;起火面窗墙比为0.25时,测点峰值温度远大于对照组,起火面窗墙比为0.30时,起火房间有明显的轰燃现象,起火面窗墙比为0.35时,充分对流通风,环境冷空气进入室内,峰值温度较低;非起火面窗墙比变化基本符合上述规律,但当窗墙比过小(0.20)时,火焰难以进入室内,火势较小。     

瓮丁村典型民居火灾动力学分析

翁丁村是我国典型的杆栏式古建筑群,为防止火灾在建筑间蔓延,当地传统风俗中形成了在发生火灾时拆除建筑茅草顶的防火技法。为验证这种防火技法的有效性并为后期试验提供理论依据,采用火灾动力学模拟软件FDS对典型民居进行了火灾动力学分析,获得了不同屋顶拆除时间火灾场景下的火灾热释放速率、热辐射通量和建筑间安全距离。在此基础上,结合理论分析给出了拆除屋顶的临界时间的理论计算公式,并比较了两种不同热辐射简化计算模型的计算效果。结果表明:在临界时间之前,即建筑火灾由燃料控制型转变为通风控制型之前拆除屋顶,可有效降低火灾发生时的热释放速率和热辐射强度,从而能有效地防止建筑间的火灾蔓延;由于房屋间距小,在临界时间之后才拆除起火建筑的屋顶,会导致火灾在建筑间蔓延;采用面源简化计算模型计算不同距离的热辐射通量,与计算机模拟的结果更为接近。     

斜井送排式通风隧道的火灾救援通风研究

公路隧道发生火灾开启横通道后,形成通风网络。本文以重庆地区吕家梁隧道为工程依托,进行了斜井前后不同位置发生火灾的通风网络模拟。结果表明,斜井前发生火灾时,受斜井浮力效应、风流密度变化等的影响,主风机的工作压力降低,而体积流量增加;当火灾发生在斜井前隧道时,采用斜井单抽方式可实现全部火灾烟流从竖井中排除,斜井前设射流风机增压调节、斜井后设射流风机增阻调节是一较好方案;对于斜井后发生火灾,采用全射流火灾通风和斜井压入两种通风方案均能满足火灾风流控制要求,虽然后者需要开启轴流风机,通风能耗大,但火灾通风的时效性要好于前者。     

特长公路隧道集中排烟方式研究

纵向通风排烟是我国长大公路隧道发生火灾时通风的主要形式,目前开始应用一种新型的特长公路隧道纵向通风集中排烟方式。本文借助CFD三维数值模拟技术,对两种排烟方式在火灾时的烟气控制效果进行了对比分析,研究了顶部设排烟道时,不同排烟开口大小和排烟口间距对隧道火灾时排烟效果的影响。研究表明:顶部设排烟道排烟较纵向通风排烟有较好的烟气控制效果,排烟口的设置间距和开口大小将影响隧道火灾时的排烟特性。     

设排烟道的隧道中火灾烟气控制效果的模拟研究

采用三维数值模拟方法,对设置有排烟道的隧道进行了火灾烟气控制的稳态、瞬态模拟分析;研究了在多种通风排烟方案及开启不同数量排烟风口的情况下,该隧道火灾烟气的蔓延特性和烟气控制效果。通过对不同工况的模拟比较研究,为设排烟道的隧道推荐了适宜采用的两种控制火灾烟气的通风排烟方案,并从人员疏散的安全性角度证实了所推荐的方案是可行的。为设置有排烟道的隧道火灾烟气控制及紧急通风设计提供理论依据,同时也可指导人员安全撤离和消防扑救。     

基于Ventsim的井下火灾模拟研究

井下事故中矿井火灾是最严重的事故类型之一。为更好地控制火灾时期风流的扩散以及相关应急预案的制定,利用Ventsim可视化通风软件建立金属矿山通风系统三维模型。研究结果表明:相同燃烧环境下,不同材料燃烧产生的CO浓度呈现相同变化趋势:先增加后减少,然后增加至最大值,最后减小并趋近零。橡胶、柴油、干木柴燃烧释放的CO浓度最高约至13003、12742、8779ppm,可见橡胶产生的CO浓度明显高于柴油和木柴;热释放量方面,柴油燃烧释放的热量最高约至26500kW,明显高于木柴和橡胶;距离火源不同地点热和CO随时间变化规律不同,其中与回风巷直接相连的巷道因热膨胀等因素造成风流逆向,其CO气体在火灾中期出现浓度趋近于零的现象。     

隧道火灾调研及其对雪峰山隧道防灾设计的启示

随着长大隧道的不断涌现，交通量的日益增加，隧道内发生火灾风险的概率也随之上升。而隧道内一旦发生火灾，其破坏是相当严重的。隧道火灾的危害引起了各国对隧道消防安全问题的高度重视。通过对国、内外发生的一些隧道火灾案例的词研，分析了隧道发生火灾的特点、原因，并对雪峰山隧道火灾发生频率做了探讨，最后对雪峰山隧道的消防救援措施提了一些建议。     

特长公路隧道内的横通道间距和车行间距研究

隧道火灾,尤其是长大公路、铁路隧道火灾,往往是灾难性的。因此,基于性能化防火设计原理,对雪峰山特长公路隧道的横通道间距和车行间距进行了研究。对中等规模20 MW的火灾,按照规范建议的3 m/s的风速进行通风的情况下,先用CFD软件模拟计算火灾危险时间Tfire,然后由疏散模型中的经验公式计算人员疏散时间Tevac,比较分析不同横通道间距下人员疏散的安全性;同时为了避免隧道内车辆间的引燃,利用辐射换热原理,对车辆间的火灾蔓延性进行了分析。模拟结果为:最佳横通道间距约为290 m,最小引燃间距为6 m。考虑到建设成本的问题,建议雪峰山隧道的横通道间距改为300 m;同时,考虑到后继车辆的刹车及不同的行车速度等因素,建议特长隧道内车距最好要大于110 m;     

火灾作用下隧道结构力学响应及稳定性分析∗

隧道火灾会引起衬砌结构发生高温损伤,威胁隧道运营安全。从材料微观物理化学变化出发,研究了混凝土中水化物的热分解和骨料力学性能的高温劣化过程,揭示了其在火灾等高温作用下宏观力学性能的劣化机理,建立了相应的高温损伤分析模型,在传统模型仅能考虑温度大小影响的基础上进一步考虑了温度持续时间对材料力学性能劣化的影响。以上海某软土地区盾构隧道为算例,分析了不同火灾持续时间作用下衬砌结构的高温损伤过程,得到了衬砌结构在温度和力学荷载共同作用下的应力状态、围岩变形及隧道稳定性的变化规律,为隧道衬砌结构的防火设计及灾后评估与修复提供参考。     

城市交通隧道内火灾环境发展规律的数值模拟研究

为缓解城市地面交通压力,城市交通隧道在许多大城市中已经得到越来越多的应用。由于城市交通隧道具有特殊的交通特性、地理位置及建筑结构,其火灾安全问题受到了极大的关注。研究其内部的火灾环境,对于设置相应的防火安全设施来保证内部人员和隧道结构本身的安全至关重要。本文采用数值模拟的手段,对自然通风工况下,有坡度和无坡度隧道在火灾环境下的温度分布特性进行了研究。研究结果表明,2种隧道内的温度分布特性有很大差异;对于由烟囱效应导致的有坡度情况下的温度分布特殊性,在制定相应的防排烟措施时应充分考虑。研究结果对于隧道的结构防火设计、防排烟系统设计及火灾时的人员疏散方案制定有一定的参考价值。     

中国森林火灾研究综述

概述了中国森林火灾方面的研究成果,包括森林火灾的分级和分类、影响因素、研究内容、预报方法等,重点论述了中国森林火灾的研究内容,尤其是中国森林火灾的发生规律及学者们对森林火灾原因的看法。最后提出了防治森林火灾的指导思想。     

火灾后混凝土结构损伤检测方法研究与探讨

研究了火场最高温度、持续时间对混凝土材性的影响,采用逐层深入-劈拉法研究了沿深度方向的不同损伤情况。研究表明,混凝土力学性能,包括抗压强度、抗拉强度、弹性模量等,随温度升高而显著降低;抗压强度、抗拉强度均随持续时间的增长而下降。逐层深入-劈拉法试验表明,在最高受火温度基本相同的情况下,残余强度随受火时间不同而有较大的差别;受火时间短的试件强度曲线呈明显的非线性,而受火时间长的试件强度曲线则趋于线性。对于火灾后混凝土构件的检测,在钻芯法的基础上提出了多次横向劈拉法;基于混凝土受损趋势为双曲线模型的假定,提出了首波传播路径为抛物线的改进超声波检测法。