着火车辆高度对公路隧道火灾烟气蔓延特性影响分析

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1、2012年11月第11期城市道桥与防洪相关专业181着火车辆高度对公路隧道火灾烟气蔓延特性：影响分析汤渊(上海隧道工程股份有限公司，上海200082)摘要：随着我国经济的发展，公路隧道的数量不断增多。由于隧道环境相对封闭，一旦发生火灾，毒气、热量积聚，人员疏散困难。因此，火灾发生后排烟系统成为控制烟气蔓延，排出热量的最有效方式。目前对隧道火灾烟气蔓延特性的研究不考虑隧道内车辆的影响，但实际火灾中，隧道内车辆会对流场产生影响，从而影响烟气蔓延。该文基于全尺寸隧道火灾试验，重点研究隧道实际运营状态下隧道内车辆高度对烟气蔓延特性的影响。关键词：公路隧道；火灾；FDS

2、；车辆高度；排烟口中图分类号：U458文献标识码：A文章编号：1009—7716(2012)11-0181—05置一个逃生口和逃生滑梯。车道板设置疏散及救0绪论援专用通道，发生火灾后人员可通过逃生口进入公路隧道火灾的研究背景及研究现状表明，疏散通道进行疏散公路隧道火灾造成的危害严重而且影响深远，隧道火灾特性研究已成为国内外研究的热点和难点。本文依托国家自然科学基金项目及某过江隧道的工程实际，围绕公路隧道发生火灾时如何有效控制火灾烟气，通过CFD数值模拟方法，重点研究车辆高度对火灾烟气蔓延特性的影响，旨在为隧道火灾事故条件下烟气控制方法及人员疏散策略提供理论依据

3、。本文介绍了某过江公路隧道设计概况及全尺寸隧道火灾试验情况，根据某公路过江隧道的设计尺寸建立CFD火灾模型，并设定数值模拟的火灾场景。基于上述模型对不同高度车辆火灾条件下隧图1隧道横断面布置图道内烟气蔓延情况进行对比分析，分析的内容主本文进行了隧道全尺寸火灾试验。试验隧道要包括：烟气蔓延情况，流场、温度场分布及排烟口按1：1等比例建造，由隧道主体与辅助风道组成，效率。得到火源高度会对隧道内流场和排烟系统主体长约100m，内宽12．7m，内净高6．7m，钢筋的排烟效果产生的影响。混凝土结构，壁厚约650mm。隧道顶部设置排烟风道，截面积约l1m。烟道底部开设2个

4、间距60m、1隧道FDS模型及场景设置面积可变的排烟口。1．1隧道概况及全尺寸火灾试验试验采用柴油池火，标号为0}j}。油盘由钢板本文以某公路过江隧道为研究对象，全长4450m。制成，壁厚2．5mm，尺寸为1．5m×1．5m，深度盾构段隧道外径15m，内径l3．7m(见图1)。江中200mm，沿口焊有宽度为50mm加强边，油层厚盾构段采用左、右线分离的两管圆形隧道结构，两度30mm，油层底部加人清水作垫层100mm，以管隧道江中一般段净距20m，两岸工作井处隧道保证盘内油面离沿口的距离为70mm。根据前期净距约8m。采用集中排烟方式，在行车道上方设标定试验结果

5、，单个油盘的火灾功率大约为3．3置了专用排烟道。车道板右侧每隔100～120m设4．0Mw，其燃烧强度为1．471．78MW／m。试验对10MW和25MW两种火灾规模的4个火灾场景收稿日期：2012—05-24进行了研究。采用了两种排烟口尺寸，一种火源两作者简介：汤渊(1981一)，男，浙江海宁人，工程师，从事隧道工程技术管理工作。侧均为4m×1．25m的排烟口，另一种火源一侧为2012年11月第11期城市道桥与防洪：旧关专业185的三个排烟口排风量吻合较好，在一30m到120m高度的增加，火源下游的紊乱现象趋于严重。处3各排烟口排风量出现差值，但相差不大；场

6、景(2)随着火源高度的增加，烟气蔓延范围趋于A4一A6的曲线差别较大，其中在一150m排烟口减小，烟气被压缩在有限的范围内，当火源高度等处，场景A4与工况A6排风量相差7m3／s，考虑到于或高于2．5m时，火源下游距火源最远的2个排排烟口尺寸为4mx1．25m，在此排烟口处场景烟口效率为0，烟气被压缩在火源下游第3个排烟A4与场景A6风速相差1．4m／s，而场景A1与场景口以内。，A6的风速差值约为1．6m／s。(3)排烟口效率与排烟口距火源的距离有关，距火源位于0m处。各场景排烟口效率变化规离越近，效率越高。火源上游距火源最近的排烟口律较为一致：排烟口效率与

7、排烟口距火源的距离排烟效率最高。火源上游的两个排烟口效率随火有关，距离火源越近，排烟效率越高。火源下游距源高度的增加而增大，火源下游距火源最远的三火源最远的排烟口位于一210m处，效率最低为0个排烟口效率随火源高度的增大而减小。通过线性火源上游的两个排烟口效率随火源高度的增加而拟合得到了效率最高排烟口的排烟效率与火源高增大，火源下游一210到一90m的三个排烟口效率度关系公式：=0．649+0．1434H，其中1m≤H≤随火源高度的增大而减小。场景A1-A3在一150m3．5m处排烟口排烟效率为0．014，而A4一A6场景则为0．

8、"90m处排烟口A1一A3场

9、景排烟效率为0．033，A4参考文献场