【摘 要】
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随着我国交通建设的快速发展,隧道火灾安全受到社会和研究学者的广泛关注。山岭隧道较城市公路隧道火灾烟气更难控制、疏散救援难度更大,因此一般辅以竖井进行通风排烟。本研究依托深圳马峦山隧道,基于Froude相似准则搭建1/10缩尺寸竖井隧道模型,实验设计0#柴油为燃料,通过改变纵向火源位置、火源热释放速率、隧道纵向风速、竖井机械排烟风速开展隧道纵向通风协同竖井排烟方式下的火灾烟气特性影响研究,该研究对隧
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目(No.51578464); 国家自然科学基金青年科学基金(No.51704244);
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随着我国交通建设的快速发展,隧道火灾安全受到社会和研究学者的广泛关注。山岭隧道较城市公路隧道火灾烟气更难控制、疏散救援难度更大,因此一般辅以竖井进行通风排烟。本研究依托深圳马峦山隧道,基于Froude相似准则搭建1/10缩尺寸竖井隧道模型,实验设计0#柴油为燃料,通过改变纵向火源位置、火源热释放速率、隧道纵向风速、竖井机械排烟风速开展隧道纵向通风协同竖井排烟方式下的火灾烟气特性影响研究,该研究对隧道被困人员的疏散和隧道安全营运管理具有重要的现实意义。(一)隧道纵向通风协同竖井自然排烟对火灾烟气运动特性的影响研究该研究共设计126组实验工况,结论如下:(1)较小的纵向风速对火源燃烧速率起到促进作用,但增加风速,燃烧速率逐渐降低;(2)竖井隧道与无竖井隧道顶棚温度变化规律基本相同。但在竖井隧道中,随着火源位置远离竖井,顶棚最高温升位置发生同步移动,且最高温度逐渐增大;(3)考虑竖井的影响分别得到了竖井隧道顶棚最高温升预测模型和竖井隧道顶棚纵向温度衰减模型;(4)竖井下游和竖井内部CO浓度变化规律基本相反,且由于竖井烟囱效应的强弱导致火源位置对竖井排烟能力的影响程度较大。(二)隧道纵向通风协同竖井机械排烟对火灾烟气温度的影响研究该研究共设计99组实验工况,分为两个阶段进行。其中无纵向风条件下,竖井机械排烟对烟气温度的影响研究共27组实验工况,隧道纵向通风协同竖井机械排烟对烟气温度的影响研究共72组实验工况。无纵向风条件下,竖井机械排烟对烟气温度的影响研究结论如下:(1)小尺寸火源燃烧属于燃料控制型,大尺寸火源燃烧属于通风控制型。(2)未开启机械排烟风机,隧道顶棚最高温升较竖井自然排烟时明显下降;较小的机械排烟风速无法控制烟气向竖井下游蔓延,在实际火灾情况下,可适当增大机械排烟风速进行烟控。(3)竖井内烟气温度随着机械排烟风速的增加而增加,同时烟气在竖井内向上运动过程中温度逐渐降低。隧道纵向通风协同竖井机械排烟对烟气温度的影响研究结论如下:(1)由于双重通风作用,火源质量损失速率变化幅度较大,稳定燃烧时间较短,稳定热释放速率较难衡量;(2)当火源尺寸较小,在竖井机械排烟作用下烟气全部经竖井排出,竖井下游无烟气;当火源尺寸较大,纵向风将部分烟气吹向竖井下游。因此,在实际火灾情况下,应先开启竖井机械排烟系统,再开启隧道纵向通风控制烟气逆流。
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