复杂城市公路隧道烟气控制研究

摘要

近年来，由于经济的发展，运输业的需求以及人民生活便利的需要，各地出现了大量的复杂的城市公路隧道。对于复杂的城市公路隧道而言，环境相对封闭，并且车流量较大，人员较多，如果发生火灾，会造成极其严重的后果。而在隧道火灾中，由于烟气的存在，大大降低了能见度，使得其对疏散救援的影响很大。由于部分城市公路隧道较为复杂，道路纵横交错，使得现在普遍使用的通风控制策略都不是很合适。 本文主要研究存在交叉路口的复杂城市公路隧道的烟气控制，通过确定两个火源的不同位置，采用不同的烟气控制方法，观测其烟气控制效果。本文拟定在50MW火源功率的火灾场景下，通过使用弗洛德比例计算，运用 FDS模拟软件建立模型进行数值模拟。与此同时，建立复杂隧道实验台，该实验平台的建模，是一种有主隧道、平行的副隧道和两个垂直的支路隧道的“开”字型结构。通过实验进行火灾模拟，对比在相同的火灾荷载的情况下，不同的烟气控制方式的有效性，并且对不同的火源位置的火灾给出合适的通风控制策略。主要研究成果如下： 1．根据国家规范对公路隧道宽度和高度的要求，通过弗洛德相似准则数的计算，建立了复杂城市公路隧道模型。 2．当在主隧道上游发生火灾时，在纵向通风的条件下，主隧道内烟气没有发生回流，在分流支路隧道口处设置防烟风机能够在一定程度上防止烟气蔓延至支路隧道；当在主隧道与分流支路隧道交叉口处增加排烟竖井后，在射流风机和排烟竖井的共同作用下，能够更好的防止烟气从出入口进入支路隧道。 3.当主隧道上游发生火灾时，在上游支路隧道内开启重点排烟的实验中，在主隧道加设排烟竖井和支路隧道重点排烟口，主隧道竖井排出大量烟气，上游支路隧道内的排烟口排出部分从分流隧道入口进入的烟气，但有少量烟气从下游合流支路隧道口蔓延至整个支路隧道。而在下游合流支路隧道内开启纵向通风的实验中，在下游合流支路隧道出口处加设射流风机后，有效地阻止烟气从支路隧道出口进入支路隧道，并且实验过程中支路隧道内烟气不多。通过实验现象可以得出，在下游合流支路内开启纵向通风的效果较好于上游分流支路隧道内开启重点排烟的效果。 4．当横向支路隧道发生火灾时，在重点排烟的作用下，能基本控制火灾烟气的蔓延，少量烟气进入纵向通风的主隧道后，在主隧道纵向通风排烟的作用下火灾烟气能迅速扩散，火灾烟气对主隧道的影响较小；使用防火卷帘代替主隧道的纵向通风也可以达到控制烟气的效果，但是由于防火卷帘的存在，使得隧道空间更为封闭，导致烟气在隧道内存在时间较长，不易被及时排出。 5．本文使用FDS火灾动力学模拟软件，模拟计算了各个工况条件下的烟气蔓延情况和能见度情况，为实际的模型实验提供了科学的指导作用，并且与模型实验对比后得到较为一致的实验结果。

目录

声明

第一章 前 言

1.1研究背景

1.2公路隧道火灾特点

1.3国内外研究现状

1.4研究内容

1.5论文技术路线

第二章 公路隧道空间烟气流动理论基础

2.1公路隧道火灾燃烧基础

2.2公路隧道烟气流动基础

第三章 公路隧道火灾特性研究方法

3.1公路隧道模型实验

3.2 FDS数值模拟方法

3.3小尺寸实验的相似准则

第四章 公路隧道实验平台介绍

4.1实验台尺寸介绍

4.2实验台样式介绍

4.3火源设置方式

4.4数据采集相关设备

4.5隧道内测点布置

第五章 公路隧道烟气控制实验

5.1开启重点排烟对烟气控制的有效性实验

5.2重点排烟与纵向通风的防烟效果对比实验

5.3主隧道采用纵向通风和防火卷帘对比实验

第六章 结论与展望

6.1总结

6.2展望与建议

参考文献

发表论文及参加科研情况说明

致谢