城市地下交通联系隧道火灾通风网络模拟

摘要

随着我国城市化的迅速发展，交通堵塞的问题变得日益严重，地面上的交通道路已经不能满足机动车辆迅速增长的需要，我国在现有的国家资源基础上全面考虑环境、经济效益和投资成本的综合影响，在许多城市中开拓地下空间系统，比如在地下修建地铁、公路隧道、快速通道等交通网络系统，其中包括一种新型的地下交通网络系统——城市地下交通联系隧道。
　　城市地下交通联系隧道由主环路和坡度较大的出入口隧道组成。城市地下交通联系隧道主环路通常与多个地下车库相连接，出入口隧道与地上主干道相连接，缓解车辆高峰地段的堵塞问题。城市地下交通联系隧道复杂的结构使其拥有更复杂的火灾通风系统。
　　城市地下交通联系隧道火灾通风时各通道的风流实际流动方向的确定，各通道实际风量值、温度值以及压力值的求解，风机设备的匹配方案的确定等都是城市地下交通联系隧道火灾通风过程中需要解决的问题。为解决上述问题，以图论理论为基础将城市地下交通联系隧道简化为网络图的形式，建立城市地下交通联系隧道火灾通风网络模拟数学模型，在此基础上编写火灾通风网络程序进行模拟计算，是定量描述城市地下交通联系隧道火灾通风网络系统的一个新方法。
　　本文研究的具体内容包括：（1）建立城市地下交通联系隧道火灾通风网络数学模型，包括通风动力模型、温度模型、热源模型、围护结构传热模型等。（2）采用CFD与网络模拟相结合的方法，计算城市地下交通联系隧道复杂结构的局部阻力系数，并将计算的阻力系数作为网络模拟解算程序的输入参数。（3）利用matlab将城市地下交通联系隧道火灾通风网络模拟数学模型编制为计算程序，在城市地下交通联系隧道火灾工况下采用不同的通风方案时，包括射流风机纵向通风系统、竖井纵向通风系统、半横向通风系统、自然通风系统，计算各种火灾通风方案的隧道参数如风量、温度、压力等，并确定通风设备所需提供的压力或流量，优化城市地下交通联系隧道火灾通风方案。
　　通过城市地下交通联系隧道火灾通风网络模拟计算，得到比较准确的隧道内流量、温度、压力等参数的分布，有助于更合理地确定隧道具体的通风排烟方案。为其他类似的实际工程隧道确定火灾通风排烟方案提供一种计算方法，进而可对火灾通风方案的安全可靠性分析提供帮助。

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1 绪 论

1.1课题研究背景

1.2国内外研究现状

1.3研究意义

1.4本文主要研究内容和研究方法

2 UTLT火灾通风网络数学模型

2.1UTLT流量模型

2.2UTLT网络动力模型

2.3UTLT温度模型

2.4热源模型

2.5本章小结

3 UTLT围护结构传热过程分析

3.1围护结构传热的数学描述

3.2围护结构传热的定解条件

3.3围护结构传热模型

3.4验证围护结构传热重要性

3.5本章小结

4 UTLT隧道阻力特性分析

4.1隧道阻力理论计算

4.2采用数值模拟方法的可行性验证

4.3通过实验验证UTLT局部结构数值模拟的准确性

4.4UTLT局部结构阻力特性的数值模拟

4.5本章小结

5 实际UTLT隧道的通风网络模拟

5.1 UTLT通风网络图

5.2 UTLT网络通风计算过程

5.3 UTLT通风网络模拟方法可行性分析

5.4UTLT隧道通风方案的分析

5.5UTLT火灾通风网络模拟算例

5.6小结

6 结论与展望

6.1本文主要研究结论

6.2本文的主要创新点

6.3展望

致谢

参考文献

附录 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录