坡度对特长公路隧道火灾烟气蔓延特性影响研究

摘要

近年来，随着我国高速公路建设迅猛发展，特长公路隧道大量涌现，为隧道火灾的防治带来了新的挑战。对于特长公路隧道，坡度对火灾烟气蔓延影响以及“烟囱效应”的研究是进行隧道火灾防治的基础。本文采用理论分析、缩尺寸模型试验和数值模拟相结合的方法，针对坡度对隧道火灾烟气蔓延特性的影响及“烟囱效应”的特点进行了研究。论文主要完成了以下工作：
　　 (1)通过理论分析方法，着重考虑坡度参数影响的基础上，建立了坡度对隧道火灾纵向温度分布和浮力烟流阻力(火风压)影响的理论分析模型，探讨了隧道纵坡对隧道沿程温度分布和浮力烟流阻力(火风压)的影响规律。
　　 (2)通过缩尺寸模型试验手段，针对隧道坡度参数对隧道火灾的温度场分布规律及烟气蔓延规律影响进行了研究，获得了隧道火灾“烟囱效应”形成的坡度条件，以及隧道坡度和火源功率对“烟囱效应”强度的影响关系。
　　 (3)为弥补模型试验研究的不足，采用数值模拟方法，针对坡度对隧道火灾温度场分布及烟气蔓延影响进行了研究，获得了不同坡度下火源附近温度场分布规律、隧道纵向和横向温度分布规律、上坡侧流速分布规律、下坡侧烟气蔓延规律，并对数值模拟与模型试验结果进行了对比。
　　 (4)采用数值模拟方法，针对不同排烟模式下坡度影响及“烟囱效应”特点进行了研究，获得了不同排烟模式下，不同坡度不同竖井高度情况行车道和竖井内的温度和流速分布规律；对三种排烟模式的坡度影响及“烟囱效应”特点进行了对比分析。
　　 本文的研究成果可为特长公路隧道火灾烟气蔓延的合理有效控制，以及火灾通风排烟设计中对坡度因素和“烟囱效应”影响的考虑提供有价值的技术参考与科学依据。