一端封闭隧道施工中火灾烟气流动的数值模拟分析

火灾条件下影响安全疏散的因素包括隧道中烟气流动性及其温度随时空的分布.针对一端封闭的隧道火灾情形,采用临界温度与临界视距判据,对一端封闭的长300 m掘进中的隧道进行了数值模拟,获得了温度与烟气浓度分布随时空的变化规律,发现其温升速率沿隧道纵向按指数规律衰减,而且临界温度与临界视距交错出现.     

双火源对隧道火灾临界风速影响的数值研究

为研究双火源隧道火灾所需临界风速的变化规律,利用火灾动力学软件FDS模拟了三种双火源隧道火灾,即两等火源功率的火灾、上风流火源功率较大火灾、上风流火源功率较小火灾。根据各火灾情景下所得临界风速u_(cr),分析两火源距离d、火源功率、上下风流位置关系对临界风速u_(cr)的影响规律。结果表明:随着两火源距离d的增加,所需临界风速u_(cr)逐渐减小,当两者达到临界距离d_x时,临界风速u_(cr)为稳定值,该值由两火源上下风流位置关系和总火源功率共同决定;同种双火源火灾随着总火源功率增大,所需的临界风速u_(cr)增大;随着两火源间距离d增大,各双火源火灾所需临界风速u_(cr)的减小幅度不同;两火源距离d为零时,所需临界风速u_(cr)略大于同火源功率的单火源火灾所需的临界风速。     

基于Pyrosim的隧道火灾数值模拟与分析

基于隧道火灾国内外研究现状,根据隧道火灾理论确定边界条件,使用PyroSim进行建模,模拟分析发生不同规模的火灾时不同风速下的烟气流动情况,得出临界风速并与理论值进行对比,验证模拟的准确性。在临界风速下,综合考虑火灾致害因素烟气温度、能见度及CO浓度达到危险临界状态的时间,得出场景中人员可用安全疏散时间,对隧道人员逃生路线规划意义重大。     

隧道火灾危险性评估研究

某公路隧道全长4km,没有设置针对通风的辅助通道,不符合规范要求,需要对火灾危险性和危害性进行定性或定量的分析评估.本文利用性能化设计方法分析该隧道在设定火灾场景下烟气流动过程以及人员疏散情况.分析结果表明,人员安全疏散时间均小于可用的安全疏散时间,当前的防火系统、疏散设施的设置能够满足不同工况下人员安全疏散的要求.     

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。     

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....     

分岔隧道火灾火源位置对临界风速影响的数值模拟分析

为探究分岔隧道火灾火源位置对临界风速的影响规律,使用数值模拟方法对火源位于分岔隧道分岔口前和分岔口后的火灾场景下的临界风速进行研究.研究结果表明:火源位于分岔口后的主隧道时,临界风速明显大于火源位于分岔口前的临界风速;在一定范围热释放速率下,分岔隧道临界风速与热释放速率的1/3次方成正比;在分岔隧道模型中,相同热释放速...     

中智地下车库火灾烟气流动规律数值模拟分

随着我国城市化进程的快速发展,地下建筑得到了充分的开发和应用。但是,由于这些地下建筑物具有封闭性强,自然通风条件较差,人流密集度高等特点,一旦发生火灾极易造成群死群伤重特大恶性事故。运用火灾动力学、烟气控制理论和有限元方法,对淮南中智大型地下车库不同条件下火灾烟气流动规律进行了数值模拟研究。结果表明:建筑喷淋系统对火灾抑制效果明显,但对火灾烟气控制会产生较为不利影响,有时会造成疏散出口处能见度下降20%~30%,且在一些半封闭区域内形成烟气集聚,不易被排出,从而对火灾遇险人员安全疏散产生不利影响。     

基于CFD的公路隧道火灾烟气分布规律研究

采用CFD数值模拟方法,建立隧道火灾模型,研究不同纵向通风风速和火源功率对隧道内火灾临界风速和烟气分布的影响。结果表明：烟流滚退距离受火源功率和通风风速影响,5、30、50 MW火源功率的临界风速分别为2.0、2.2、2.2 m/s;同一火源功率下,拱顶最高温度随着通风风速的增大,呈现出指数函数的下降趋势;同一通风风速下,拱顶最高温度随着火源功率的增大呈现正向线性关系,并且随着通风风速的增大,拱顶最高温度随功率增大的速度逐渐降低;不同火源功率及不同通风风速下,火源上风侧CO浓度均低于安全浓度（体积分数0.002 4%）,火源下风侧远高于安全浓度。故若隧道发生火灾,应启动排烟风机并使隧道内的风速高于2.0 m/s,且在火源上风侧开展救援及逃生。     

复杂结构隧道火灾烟气逆流与温度分布的数值模拟

隧道结构对火灾具有一定的影响,为了得到大曲率、变坡度复杂结构隧道火灾的烟气特性,依托深圳市某长大公路隧道建设工程,建立隧道模型,利用Star-CD/CCM^+数值模拟软件的烟火向导模块,对不同通风速度下的重型货车火灾进行了模拟研究,分析了不同通风速度下隧道内的纵向温度分布规律。结果表明:火灾热释放速率为30 M W时,无通风条件下,火灾烟气的最高温度位于隧道顶棚下方20 cm处,火源正上方的温度最大达到1190℃,隧道坡度的存在使得火源上游烟气逐渐向下游扩散,下游烟气温度在300 s后保持在500℃以上,该高温会对隧道结构造成一定的损伤;控制烟气逆流的临界风速为4.0 m/s,大于由Wu&Baker经验公式得到的值.表明隧道曲率对流场运动有一定的抑制作用;在该临界风速的作用下,烟气向火源下游扩散,扩散速度为6 m/S,烟气的最高温度降低至550℃,且位置向火源下游偏移6 m。建议火源下游行驶车辆的疏散逃生速度大于6m/s。     

地铁大断面隧道盾构过江风险分析及数值模拟

在地铁建设过程中,常出现线路须下穿大江大河的情况,尤其在南京、广州等南方城市的地铁建设中,这种情况更为普遍。本文以南京地铁西延过江线穿越长江段为工程背景,分析了大断面单洞地铁隧道盾构施工的施工风险,并采用数值模拟的方法,对施工过程进行模拟,通过对位移、应力及渗流场的分析,研究了大断面过江施工方案的安全性。     

三维流固耦合数值模拟在铜锣山隧道安全性评价中的应用

隧道施工破坏了原有的岩体平衡,可能引发塌方、突水等安全问题,为了评估隧道建设的安全性,基于三维稳定渗流问题的基本控制方程,对铜锣山隧道全线的开挖和支护方案进行了三维流固耦合模拟,在应力、应变、渗流分析的基础上,评估了隧道建设发生岩爆、坍塌、突水灾害的风险,预测了可能出现大变形和突水灾害的工段,对于隧道安全建设具有指导意义。     

特长公路隧道火灾烟气沉降特性对人员疏散影响的研究*

为研究特长公路隧道火灾烟气沉降对人员疏散安全的影响,通过数值模拟方法,对0,1.0,1.5 m/s和临界风速值4种不同纵向通风风速下隧道火灾烟气沉降特征进行研究,并分析不同风速下烟气沉降对人员疏散的影响。研究结果表明:在无纵向风时,烟气沉降现象较为明显,烟气下沉造成的不均匀烟气温度、能见度分布,提前终止人员疏散的进行;随着纵向风速的增加,沉降现象仍存在,但沉降点后移,对人员疏散的影响减小;在1.5 m/s的纵向通风条件下,火源下游500 m范围内烟气基本不发生沉降且能维持分层,此时几乎不影响火灾下游人员疏散。在实际应用中,火灾初期可先以1.5 m/s的分层风速值进行通风,待下游人员疏散后,再施加临界风速加快烟气排出。研究结果可为特长公路隧道火灾防治和疏散救援提供参考。     

基于混凝土循环剥落的隧道火灾损伤数值模型研究

为研究混凝土高温剥落对隧道衬砌火灾损伤的影响,在现有隧道结构非线性瞬态热—力耦合有限元模型基础上,提出1种在火灾高温条件下混凝土发生剥落的循环算法,以模拟火灾下衬砌结构截面面积的损失,并引入混凝土临界剥落温度的概念,得出基于混凝土循环剥落的隧道衬砌火灾损伤数值模型建立流程。利用该模型对某隧道衬砌结构进行火灾损伤模拟,并与试验结果进行对比验证。结果表明:火灾下隧道混凝土衬砌结构内逐渐增大的热应力是导致普通混凝土高温剥落的主要原因;可将衬砌受火面是否达到临界剥落温度作为隧道发生高温剥落的充分条件进行火灾损伤分析;模型求解所得的数值模拟结果与现场火灾试验数据基本吻合,验证了其可行性;混凝土高温剥落与否对衬砌结构等效温度应力有较大影响,在隧道衬砌结构抗火性能分析过程中应尽量考虑混凝土高温剥落造成的影响。     

高校图书馆消防安全疏散数值分析

以国内某高校图书馆为实例,利用FDS和Pathfinder对该图书馆进行火灾及人员疏散全尺寸模拟。研究图书馆发生火灾时烟气扩散、温度分布及能见度对人员逃生的影响。主要方法为通过火灾模拟软件FDS模拟分析发生火灾时的可用安全疏散时间(ASET),并使用疏散模拟软件PathFinder计算所需安全疏散时间(RSET),进而判断图书馆目前管理状况是否满足火灾时的人员安全疏散需要。结论表明:该图书馆目前管理状况不能满足火灾条件下人员逃生的需要,而影响人员安全疏散的主要因素为烟气的扩散。在研究结果的基础上提出改进建议,为图书馆日后的管理及灭火救援提供理论依据。     

Dynamic numerical simulation of coal mine fire for escape capsule installation

Fire in mine laneway leads to disordered ventilation system airflow, and smoke will result in staff poisoning. In such situation, it necessitates to install a rescue capsule in the common staff area. In this paper, the software Fluent was used to simulate the airflow conditions dynamically in No. 5 belt roadway of Kongzhuang Coal Mine when fire broke out. The migration law of CO front was determined. By underground escape experiments, personnel escape velocity model in pathway was established. Based on the numerical simulation and results of field experiments, the escape capsule installation location in the passageway of No. 5 belt roadway was ascertained.     

人员疏散出口布置对城市地下环路疏散效率的影响研究*

为研究城市地下环路疏散出口对疏散的影响,优化疏散出口布置,应用Pathfinder软件对城市地下环路的人员疏散进行研究。调研分析城市地下环路的人员类型与紧急状况下的行动速度,分析不同疏散出口距离、宽度、类型对疏散时间及疏散速率的影响。结果表明:随着疏散出口距离的增加,人员的疏散时间呈线性增加趋势;疏散出口宽度大于1.0 m时,对人员的疏散时间影响较小,反之影响较大;地下环路内人员的疏散,不仅与疏散出口有关,还与疏散人员的肩宽以及车辆与防撞侧石的距离有关;借用车库出口疏散可增加疏散的效率,但确保疏散楼梯前畅通对疏散更有利。