火灾模拟技术在地铁工程中的应用

地铁作为现代化的城市轨道交通工具,承担着越来越重要的大客流运输任务.然而地铁作为人流密集的公众聚集场所,一旦发生突发事故,其社会影响力、政治影响力和国际影响力十分巨大.地铁隧道基本处于地下相对密闭空间,运行的列车内聚集着密集的人群,通风和疏散都受到极大的限制,这是其突出的弱点.在国际上,地铁火灾事故屡见不鲜,是各国安全防范的重点,如2003年的韩国大邱地铁列车火灾,和1995年的阿塞拜疆巴库地铁隧道火灾,伤亡人数均超过300人.     

地铁车厢纵火模拟试验火灾特性研究

在考虑人为恐怖袭击行为情况下,采用地铁车厢实体模型研究了地铁车厢在纵火情况下的火灾场景特性,得出了地铁车厢在模拟火灾中的热释放速率、烟气浓度、温度、烟密度的变化规律。试验结果表明,一节车厢最大热释放速率为5MW左右,如果两侧沙发同时引燃,其最大热释放速率可达10MW。在纵火试验中,火灾发生、发展和蔓延速度明显较快,燃烧较猛烈,高峰瞬时释放出的CO、CO2浓度及试验过程中的总浓度明显较高;NO、SO2、HCN集中在瞬间释放出来而造成瞬时浓度较高。烟气主流是沿着而不贴着屋顶向外蔓延的。因此火灾危险性很高。     

地铁侧式车站列车火灾排烟模拟研究

利用火灾动力学模拟方法,对地下一层地铁侧式车站列车火灾的烟气蔓延规律和排烟效果进行了模拟研究。首先生成了地铁车站的三维模型,基于通风排烟系统的事故运行方案,对列车火灾烟气扩散过程、气流组织模式和烟气参数进行了计算模拟。模拟表明：排烟系统启动后,中间隧道的两端向内形成了大于5m/s的流速,屏蔽门处流速为站台流入隧道,可有效阻碍烟气进入站台区域,烟气排放主要通过车站轨顶风口排放,烟气在500s左右进入站台,排烟系统有效减缓烟气在站台的下降时间,为列车内乘客疏散提供了可用的安全疏散时间。     

活塞风对地铁隧道内烟气扩散特性影响的数值模拟

研究目的是探索地铁列车活塞运动所造成的隧道内三维非均匀初场对列车火灾烟气扩散特性的影响。采用计算流体力学(CFD)方法模拟列车从运动到停止于隧道中的过程,通过将瞬时计算域内三维速度场经过数据转换和传递作为进一步模拟火灾烟气扩散过程的初始条件,检验有效疏散时间内列车附近疏散空间的安全性,并将模拟结果与静止初始条件下的模拟结果进行对比。模拟所采用的三维非均匀初场更接近于真实的物理过程,使模拟结果更有助于揭示实际火灾过程的本质。模拟结果显示列车运动所造成的惯性气流对火灾早期烟气扩散有显著的影响,所采用的研究方法和结论能为制定更加可靠和安全的火灾应急预案提供理论依据。     

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。     

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.     

分布式光纤感温火灾探测系统在地铁隧道的应用

简要介绍了后向拉曼散射的测温技术及光时域反射技术,阐述了分布式光纤感温火灾探测系统的技术原理、系统框架及主要特点。针对当前城市地铁火灾安全问题,设计了一种应用于地铁区间隧道的分布式光纤感温火灾探测系统,结合该系统在某地铁隧道中的实际应用情况,说明了其在地铁区间隧道中的布网方式及工程实施方案。经在该地铁的试运行,发现该系统的实际运行情况良好,实现了设计初的技术指标。该系统在预防地铁区间隧道火灾、保证地铁隧道安全方面起着重要的作用。     

地铁浅埋岛式站台列车火灾烟气蔓延的数值模拟研究

地铁车站及地铁列车为人流密集的公众聚集场所,一旦发生火灾事故,伤亡损失往往非常惨重。地铁作为现代化的城市轨道交通工具,承担着越来越重要的大客流运输任务。因此,深入开展地铁火灾安全的研究有助于地铁安全管理工作。针对地铁浅埋岛式站台列车火灾情况,利用数值模拟-场模拟方法,研究浅埋岛式站点内烟气横向流动和不同站层间的烟气纵向蔓延规律。分析烟气在隧道、站台及站厅内蔓延时烟气温度、有毒气体浓度、可见度等特征参数的分布情况;探讨了火灾时浅埋岛式站点内有效的气流组织形式,隧道排烟系统的运行模式;该研究结论有助于同类型的地铁车站的设计和运营管理。     

地铁单面坡隧道列车火灾通风模式研究

针对地铁单面坡隧道连续下坡距离长、提升高度大的特点,以国内某城市地铁线路为研究对象,构建列车火灾通风排烟数值计算模型,并采用1:20模型实验对数值计算精确度进行验证,通过考虑列车起火位置、风机开启模式和隧道断面形式等因素,对火灾烟气扩散过程、疏散平台上方烟气温度和气体浓度进行分析。研究结果表明:列车起火后,单洞单线隧道2端车站应各开启2台隧道风机,单洞双线隧道除开启射流风机外,2端车站应各开启4台隧道风机执行相应的排烟和送风模式进行烟气控制;由于单洞双线隧道中热损失和空气卷吸量较大,火灾烟气温度、CO和CO2浓度均低于单洞单线隧道;采用纵向通风控制烟气逆流的同时,下风向区域的烟气沉降作用较为明显,防排烟设计中应充分考虑列车中部火灾下风向车厢区域的危险性,合理确定应急响应模式。     

关于地铁列车火灾人员疏散问题的几点讨论

针对地铁车站火灾人员疏散时间计算方法的问题,比较研究国内现行《地铁设计规范》(GB50157—2003)和美国专门针对有轨交通系统的NFPA130标准的异同,其结果说明:国内设计规范关于人员疏散时间的计算方法存在不足;对区间隧道内列车着火的情况进行分析讨论,指出对列车在区间隧道内着火,且还能继续运行的情况,着火列车的运行速度对火势的发展以及人员疏散时间的影响是不可忽视的。     

地铁隧道电缆阴燃时优化通风的数值模拟

地铁隧道电缆阴燃火灾相比明燃火灾,具有更高的隐蔽性和更大的危害性。根据地铁隧道电缆的阴燃特点,采用数值模拟方法,对阴燃电缆热解产物在不同通风模式下的毒害性分布进行研究。结果表明,隧道断面2 m/s的送风风速并不能最大程度地确保疏散人员的安全,而与列车驶入时刻满足三次多项式关系的最优送风风速,可以使列车内安全距离达到最大,且不会影响到人员的安全疏散。     

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。     

活塞风影响下地铁火灾烟气运动规律的数值模拟研究

地铁车站及地铁列车为人流密集的公众聚集场所,一旦发生火灾事故伤亡损失往往非常惨重,因此深入开展地铁火灾安全的研究有助于地铁安全管理工作。在合理分析地铁站台和列车火灾荷载的基础上,采用数值模拟方法对活塞风情况下地铁区间隧道火灾问题进行了模拟计算和分析,研究了在活塞风影响下的烟气蔓延规律和温度分布情况,其结果有助于提高地铁车站的运营的安全管理和发生火灾后的疏散指挥能力。     

地铁长大区间隧道火灾排烟模式有效性研究

为了研究地铁长大区间隧道火灾烟气控制模式,以国内某在建长大区间隧道为研究实例。选取了区间隧道内3个不同的位置作为列车着火位置,分别为每种工况设置不同的排烟送风模式。基于FDS软件进行仿真模拟,研究各工况下,隧道内顶棚温度、风速、流量的变化及隧道顶棚稳定温度纵向分布,获得了不同工况下的排烟效果。研究表明,根据区间内着火位置不同,采取相对应的排烟送风模式,使火灾烟气的蔓延得到了有效控制。     

基于FDS的车厢火灾烟气流动的数值模拟分析

使用FDS火灾模拟软件对列车车厢进行火灾模拟,得到车厢内温度与烟气浓度随时间变化的规律,计算出临界温度与临界可视距离出现的时间,发现在车厢火灾中,总是烟气浓度先达到临界点。车厢火灾的疏散防控措施中,控制烟气浓度应是重点工作。     

基于油罐火灾数值模拟的模型选取与分析

计算机模拟方法是当今研究油罐火灾发生、发展规律的重要手段。为此 ,从油罐燃烧的特点出发 ,搜集了当前最新的 1 7种火灾模型 ,对比分析了它们的特点和适用范围 ,并筛选出 7种适于模拟油罐火灾的模型 :ALOFT -FT ,FDS ,CFX ,FLUENT ,PHOENICS ,JASMINE和FIRE。通过对这些模型计算方法的进一步比较 ,分析了利用这 7种模型模拟油罐火灾的优点和缺点。最后 ,提出了运用FDS模型模拟油罐火灾的优势 ,并用其进行了计算和分析 ,得到了满意的结果     

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。