全尺寸隧道火灾实验研究与烟气逆流距离的理论预测

在建成的隧道中实施全尺寸火灾试验,得到隧道火灾自然通风模式下的烟气温度纵向变化数据和纵向蔓延情况。用OriginPro7.5软件对实验数据进行处理、拟合,得到3次实验的烟气逆流的顶棚射流温度随着离开火源距离纵向衰减规律,建立了计算烟气逆流距离的预测公式。根据隧道实体火灾实验的测量结果与理论模型的预测结果的对比,验证了理论模型的有效性,为市政公路隧道建设采用自然通风模式提供科学依据。     

地铁停车线区域通风排烟模式研究

为明确复杂结构、多排烟系统联动作用下,地铁停车线区域火灾烟气扩散特性,优化停车线通风排烟策略,针对广州某停车线区域开展了火灾现场实验和数值模拟研究。首先,基于全尺寸火灾试验结果,获取停车线区域典型火灾场景下的烟气扩散和沉降特性,并测量停车线区域不同通风模式下的气流流速;随后,运用数值模拟方法对比多种排烟模式下的烟气控制效果,并分析隧道风机和射流风机排烟风量对烟气扩散特征的影响形式。研究结果表明：自然通风场景下,火灾烟气起火后180 s内即可进入区间隧道及配线隧道,而启动隧道风机排烟可以减缓烟气扩散速率和沉降速率,但隧道风速未达到临界风速时,无法控制烟气向外扩散;隧道风机排烟组合区间射流风机向停车线送风的工作模式是停车线区域最佳排烟模式,建议隧道风机采用2台60 m³/s风量风机,射流风机采用2台30 m³/s风量风机,可同时降低停车线区域、区间隧道及配线隧道区域的烟气扩散和沉降速率,延长各区域可用疏散时间。研究结果可用于指导停车线风机选型及排烟模式设计,提升停车线区域火灾烟气控制能力。     

城市交通隧道坡度对火灾烟气扩散影响研究

利用大涡模拟方法研究城市交通隧道火灾自然通风下烟气的扩散规律,重点研究隧道的坡度对烟气羽流的影响。研究坡度在0-5%范围内的隧道内烟气层横向以及纵向温度场分布以及火源拱顶处最高温度随时间的变化规律,并与坡度为零的隧道火灾的烟气模拟结果进行比较。研究表明：5%坡度对烟气纵向分布影响较大,尤其在火源下游的上坡方向,烟气层沉降快。坡度使烟气最高温度点火源下游偏移,但最高温度值变化不大。研究结果对于研究城市交通隧道的消防设计以及人员疏散提供参考。     

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。     

不同坡度隧道火灾自熄现象试验研究

为探究不同坡度的隧道火灾自熄特性,以美国Memorial隧道为原型,应用Froude准则建立1∶20缩尺隧道模型,在自然通风条件下使用甲醇燃料进行隧道火灾试验,通过数据测量系统获取试验中风速、温度和氧气体积分数数据。结果表明:坡度为3%和5%的隧道火灾试验均未出现自熄现象;无坡度和坡度为1%的隧道中,除热释放速率(HRR)为2.8 kW外的试验均发生自熄现象,且HRR越大,自熄时间越短;隧道坡度的存在,使得热烟气在浮力作用下形成烟囱效应,坡度越大,烟囱效应越强;坡度为3%和5%的隧道中由于形成较大纵向风速,因而火焰不能自熄,坡度较小的隧道由于火源附近氧气体积分数下降至最低氧气体积分数以下,因而发生自熄现象。     

地铁车站及隧道全尺寸火灾实验研究(2)——区间隧道火灾

为了研究强制通风情况下地铁区间隧道火灾时的烟气扩散规律,在一实际地铁区间隧道内开展了全尺寸火灾实验。实验改变火源功率,在区间隧道通风排烟系统启动状态下,研究了区间烟气纵向蔓延速度、烟气竖直温度分布和水平温度变化,分析了烟气火焰倾斜角,顶棚烟气温升的纵向指数变化特征。实验结果对于地铁区间隧道火灾烟流控制及防排烟设计提供了数据支持。     

基于FDS的公路隧道火灾通风环境研究

隧道发生火灾时,研究隧道内的烟气蔓延特性,选择合适的纵向风速,确定最佳的通风控烟方案,具有重要的研究价值。利用计算流体力学数值模拟技术,选用FDS软件以秦岭Ⅰ号隧道(上行线)为对象建立局部隧道模型,模拟最大热释放率为30 MW的火灾,设计4种不同工况进行模拟计算。模拟了不同纵向风状态下的隧道火灾,观测烟气扩散规律,确定临界风速为3. 6 m/s;在无纵向风、较小纵向风和临界风速状态下,分析了隧道内温度场和烟气场的变化规律,得出其对人员疏散和火灾救援的影响;在通风井通风排烟模式下,模拟了排风道在不同风速状态下的排烟效果,确定最佳排烟风速为4. 6 m/s;射流风机开启前,隧道内风速的大小和方向对隧道内火灾温度场和烟气场的影响很小。给出了适用于秦岭Ⅰ号隧道(上行线)各工况的通风控制策略,也可为同类型特长隧道的火灾通风设计提供参考。     

纵向排烟与集中排烟下烟气控制效果的对比研究

以某特长公路隧道为研究背景,采用缩尺寸试验测试、数值模拟的方法分别对纵向排烟和集中排烟模式下隧道内火灾烟气的蔓延特性进行了研究,并对比分析了两种排烟系统在火灾工况下对烟气的控制效果。结果表明,纵向排烟模式将火灾烟气控制在火源下游并从隧道出口排出,高温烟气蔓延范围较长;集中排烟模式通过排烟阀将烟气抽离行车道,有效地控制了烟气蔓延和沉降,高温烟气维持在行车道的上部空间,主要通过竖井排出隧道。采用纵向排烟模式的坡度隧道烟气控制受烟囱效应影响较大,而在设置排烟道的坡度隧道中,将排烟阀开启进行自然排烟就能有效地减弱烟囱效应。因此,采用集中排烟模式的防灾安全性能要优于采用纵向排烟模式。     

地铁车站及隧道全尺寸火灾实验研究(3)—车站隧道火灾

为了研究烟气在地铁车站隧道内的蔓延特征,及在车站隧道通风排烟系统、区间隧道通风排烟系统及车站公共区通风排烟系统联合排烟情况下烟气控制效果,在一地铁车站隧道内开展了全尺寸火灾实验.实验研究了车站隧道顶部横向排烟作用下的烟气扩散规律,及烟气的温度变化,分析了屏蔽门开关状态下烟气与空气的卷吸混合特性,及区间风机的气流组织对通风排烟的影响.实验结果对于地铁车站隧道火灾防排烟设计提供了数据支持.     

运行旅客列车隧道火灾模拟实验研究

笔者以相似理论为依据 ,以旅客列车卧铺车厢 1∶5的模型为研究对象 ,利用燃烧风洞提供的流场模拟列车在隧道中运行的速度场 ,在车厢模型中加入等比例的火灾载荷 ,进行了旅客列车隧道火灾模拟实验。研究了不同列车运行速度、不同列车火灾载荷、不同火源位置以及旅客卧铺车厢的不同状况下旅客列车火灾特征及火灾中烟气蔓延规律 ,提出了满足火灾救援和旅客疏散的要求 ,为隧道方案设计提供了可信的技术依据     

玻化微珠保温砂浆在隧道防火设计中的应用研究

针对当前多发的隧道火灾,探讨玻化微珠保温砂浆在隧道防火设计中的可行性。通过有限元计算分析,对设置玻化微珠保温砂浆隔热层的隧道衬砌结构防火性能进行研究,同时对不同火灾规模下隧道温度场的影响进行了分析。研究结果表明玻化微珠保温砂浆可以很好地阻止热量的入侵,初步验证了其在隧道防火应用的可行性,可为后续隧道防火设计及相关研究提供参考。     

火源位置对L型管廊电缆火灾影响规律的数值模拟研究

选取某城市L型综合管廊电缆舱为研究对象,采用FDS数值模拟软件研究了不同火源位置对L型管廊电缆火灾温度纵向衰减规律、烟气浓度分布规律及烟气危害性的影响。研究结果表明,L型廊道构型影响了不同火源位置的管廊电缆火灾最高温度纵向衰减的连续性,基于热边界层理论提出了适用于L型管廊的二维平面最高温度纵向衰减模型。基于峰宽时间计算了L型管廊火灾的烟气总危害性参数,不同火源位置的烟气危害性总在靠近管廊节点位置处最低。这些结果可对综合管廊的消防设计与火灾防控提供参考。     

综合管廊防火研究

我国综合管廊的发展已由规模建设期逐步进入运营期,综合管廊的防火研究也在不断发展变革。目前的法规标准对防火分隔、自动灭火设施、应急逃生口等防火设计的规定并不明确,项目组对近年来我国综合管廊的规范标准发展、工程设计实践、消防理念更新进行了调研和分析探讨,并分析综述了现有综合管廊的相关研究,可为后续综合管廊的防火研究和工程设计提供重要参考。     

隧道混合燃料火灾燃烧蔓延特性实验研究

隧道火灾一直是火灾科学研究领域的重要问题之一。近年来,隧道火灾中由于燃油泄漏而引起的火蔓延现象是一个新兴的研究热点。利用小尺寸(1:10)的隧道火灾模拟实验平台,开展了薄油、窄油池机制下不同混合比例下正丁醇-柴油燃烧特性实验研究。结果表明,根据正丁醇比例,可将正丁醇-柴油混合燃料分为两类。当正丁醇比例不大于20%时,主火焰蔓延速度线性增大,闪燃火焰则由间断变为持续存在且波长由14.17 cm减小到8.42 cm;油面温升速率逐渐增大;当正丁醇比例大于20%时,主火焰蔓延速度接近正丁醇蔓延速度(3.33 cm/s),闪燃火焰持续存在且波长在8.3 cm左右;油面温升速率基本相同。研究结果为认识隧道混合燃料火灾燃烧特性提供了参考。     

隧道火灾研究的知识图谱分析

为了解隧道火灾研究领域的整体情况,绘制隧道火灾科学的知识图谱,本文基于2000-2018年Web of Science和CNKI刊载的隧道火灾论文,利用VOSviewer技术,对隧道火灾科学进行全面可视化分析图谱显示,国际上隧道火灾研究的核心主题是Simulation、Tunnel Ventilation Temperature and Smoke、Tunnel Fire Safety,国内是数值模拟、隧道救援与疏散、隧道的消防灭火、火灾探测报警、隧道结构;高产的作者是Ji Jie和徐志胜等,近期活跃的作者是Zhang Shaogang和石晓龙等;开展隧道火灾研究的国家多位于欧洲。结果表明隧道火灾研究领域的发文量、主题分布及作者间的合作都已初具规模,国内更偏重于工程应用的研究,主题演变略快于国外,我国在此领域处于核心地位。     

基于隧道火灾的消防机器人系统研究

首先介绍了隧道消防的重要意义 ,分析了隧道火灾的特点 ,提出一种早发现、早灭火的隧道消防系统方案。针对隧道消防机器人的功能要求 ,提出了机器人总体设计方案 ,确定了一种安装空间小、工作范围大的机器人执行机构。同时将一种集测温、测烟雾粒子、测气压等多种功能于一体的新型传感器应用于隧道火灾的预报中 ,提高了隧道火灾的报警有效率。这种隧道消防机器人系统的研制为隧道火灾的早期扑救提供了一种新的途径 ,对隧道、库房、地下停车场以及其他建筑内消防具有广泛的应用前景。     

某矿井巷道火灾风险定量研究

对巷道火灾开展定量研究,能更好地制定具有较强针对性的巷道火灾预防及防治措施。以某煤矿矿井为研究对象,结合其安全现状对矿井巷道进行分类,分析巷道火灾事故的诱发因素,在此基础上应用火灾风险指数法对其进行火灾可能性评价,最后结合模糊综合评价法对该矿井巷道火灾风险性进行分析,提出相应的预防措施及建议,为矿井巷道火灾现场扑救及火灾综合防治提供参考。     

隧道与横通道交叉角对火灾烟气蔓延影响机制研究

为探索隧道与横通道交叉角对火灾烟气蔓延的影响机制，采用FDS数值模拟，研究横通道与隧道不同交叉角情况下火灾烟气温度、浓度、烟气层高度等的变化规律，建立开启火源下风向横通道时隧道内烟气最高温度修正公式，提出烟气纵向蔓延恢复长度的概念，并探讨其影响规律。 结果表明:隧道和横通道交叉角越小，隧道内同一位置烟气层高度越高，当交叉角由90°降低到30°时，烟气层高度最大增加32%；烟气纵向蔓延恢复长度与交叉角及通风速率呈正相关，而与火源功率几乎无关。研究结果对隧道通风排烟系统设计及相关标准的制定具有参考意义。     

火源功率与隧道阻塞比对临界风速变化规律影响研究

临界风速是隧道进行通风排烟设计的重要参数,为了研究火源功率、隧道阻塞比对临界风速变化规律的影响,采用PyroSim火灾动力学模拟工具与经验公式对比分析的方式。建立隧道缩尺寸模型,并对模型网格尺寸划分进行可靠性校验,发现网格尺寸为火源特征直径的十分之一时最可靠。结果表明:模拟临界风速与理论临界风速相吻合,临界风速随火源功率的增加而增大,当火源功率大于某范围时,临界风速开始趋于稳定;临界风速受到列车对隧道阻塞作用的影响,临界风速随着隧道横截面阻塞比的增加而呈线性减小,在阻塞比达到40%时,临界风速趋于稳定。