考虑活塞风作用下铁路隧道救援站火灾烟气控制试验研究

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1、国内图书分类号：U453.5密级：公开国际图书分类号：624西南交通大学研究生学位论文考虑活塞风作用下铁路隧道救援站火灾烟气控制试验研究年级二〇一五级姓名刘科麟申请学位级别工程硕士专业建筑与土木工程指导教师曾艳华教授二零一八年五月ClassifiedIndex:U453.5U.D.C:624SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisEXPERIMENTALRESEARCHONFIRESMOKECONTROLOFRAILWAYTUNNELRESCUESTATIONCONSIDE

2、RINGPISTONWINDGrade:2015Candidate:LiuKelinAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:ArchitecturalandCivilEngineeringSupervisor:Prof.ZengYanhuaMay,2018西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要随着国家铁路建设的深入发展，已有较多特长铁路隧道投入运营，且未来还将修建更多的特长铁路隧道，铁路隧道的长度大于20km时就需要设置救援站。在特长铁路隧道救援站之中

3、，火灾烟气控制是保证人员疏散逃生能够顺利进行的关键因素。而目前相关研究主要考虑火源静止的情况，不能真实的反应救援站内风流速度场分布及烟气蔓延情况。本文建立了特长铁路隧道救援站列车行驶-活塞风耦合作用模型试验平台，研究了考虑活塞风作用下特长铁路隧道救援站风流速度场分布及烟气蔓延规律，提出了合理的控烟策略，并结合计算流体动力学模拟软件对数值模拟结果与模型试验数据进行了对比分析。主要研究结论如下：（1）依据流体力学基本原理及相似理论，推导出特长铁路隧道风流速度场相似准则，通过欧拉数与斯德鲁哈数设计和建立了特长铁路隧道救援站列车行

4、驶-活塞风耦合作用模型试验平台。（2）对列车在隧道内行驶过程中救援站风流速度场分布情况进行了试验研究。通过对比分析，研究了列车速度、列车长度及列车停靠位置等因素对救援站风流速度场分布的影响，得到了考虑活塞风作用下不同因素对救援站风流速度场的影响规律。（3）对火灾情况下特长铁路隧道救援站烟气蔓延规律进行了试验研究，得到了救援站烟气蔓延规律及控烟对策。结果表明，自由蔓延情况下，沿列车行驶方向最靠近火源的两个横通道会迅速被烟气侵入；在平行隧道两端的轴流风机均开启且风速较大时，能够有效抑制烟气蔓延进入横通道，保证人员疏散逃生的安全

5、。（4）利用FLUENT三维动网格功能，对试验模型建模并进行模拟分析，将数值模拟计算结果与模型试验数据进行对比，结果证明了用数值模拟方法对相关问题进行更深入研究的可行性。关键词：铁路隧道；活塞风；救援站；模型试验；烟气蔓延西南交通大学硕士研究生学位论文第II页AbstractWiththein-depthdevelopmentofthenationalrailwayconstruction,therearealreadymanyextra-longrailwaytunnelsinoperation,andinthefutu

6、re,moreextra-longrailwaytunnelswillbebuilt.Whenthelengthofarailwaytunnelismorethan20km,itisnecessarytosetuprescuestations.Intheextra-longrailwaytunnelrescuestation,thecontroloffiresmokeisakeyfactortoensurethattheevacuationofpeoplecanproceedsmoothly.Atpresent,there

7、latedresearchmainlyconsidersthesituationthatthefiresourceisstationary,andcannottrulyreflectthedistributionofwindspeedfieldandthespreadofsmokewithintherescuestation.Inthispaper,amodeltestplatformforthetrain-pistonwindcouplingactionoftheextra-longrailwaytunnelrescue

8、stationwasestablished,thedistributionofwindvelocityfieldandthespreadofsmokeintherescuestationoftheextra-longrailwaytunnelconsideringtheeffectofpistonwin