纵向通风作用下隧道火灾烟气输运规律研究
发布时间：2023-05-10 20:20
随着我国城市化进程的不断加快和交通行业的迅速发展,各类隧道不断涌现出来。隧道的发展给人们的生活带来便利的同时,也为其消防安全带来了巨大的挑战。尽管隧道火灾是小概率事件,但一旦发生隧道火灾,火灾扑救和烟气控制将十分困难,容易造成不可估量且无法挽回的经济损失和人员伤亡。相关统计结果显示,由于不完全燃烧所产生的有毒有害烟气是导致隧道火灾人员伤亡的主要原因。纵向通风是目前最常用的隧道火灾烟气控制方式。因此,纵向通风作用下的烟气输运规律研究对隧道通风系统的设计及控制、火灾救援和疏散策略的制定都具有非常重要的意义。本论文针对目前研究中存在的问题和不足,以纵向通风对隧道火灾烟气输运规律的影响为主线,从不同的隧道结构特征出发,开展了以下几个方面的研究:开展小尺寸实验和数值模拟,研究了纵向通风对倾斜隧道烟气流动方向的影响,即倾斜隧道烟气流向突变现象(Re-d现象)。Re-d现象是指倾斜隧道内发生火灾时,由于热压或外界风压发生变化,或者由于风机启停等原因造成的烟气流向突然发生变化的现象。该现象的发生,会给火灾救援及人员的安全疏散带来危险。基于一维管网模型,通过理论分析得到了倾斜隧道内平均纵向风速的预测模型...
【文章页数】：186 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
主要符号对照表
1 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 隧道的发展及隧道火灾事故
1.1.2 隧道火灾的特点及危害
1.1.3 隧道通风形式
1.1.4 隧道火灾的研究方法
1.2 研究现状
1.2.1 逆流长度与临界风速
1.2.2 隧道顶棚最高温度及纵向温度分布
1.2.3 竖井自然排烟
1.2.4 烟气分层与沉降
1.2.5 倾斜隧道烟气蔓延及控制
1.2.6 强纵向通风诱导产生的烟气分岔现象
1.3 本文的研究内容和技术路线
1.4 本文的章节安排
2 隧道火灾实验及数值模拟
2.1 引言
2.2 小尺寸隧道火灾实验
2.2.1 相似准则
2.2.2 实验台
2.2.3 火源设置及主要实验仪器
2.3 数值模拟
2.3.1 数值模拟计算方法
2.3.2 模拟火源设定
2.3.3 网格分析
2.3.4 模型验证
2.4 本章小结
3 倾斜隧道烟气流向突变现象研究
3.1 引言
3.2 理论分析
3.3 实验设计
3.3.1 实验装置
3.3.2 实验步骤
3.4 模拟设置与验证
3.5 结果分析与讨论
3.5.1 烟气流动方向和火焰倾斜角度
3.5.2 火源下坡方向隧道断面的垂直温度分布
3.5.3 理论模型验证
3.5.4 影响因素分析
3.6 本章小结
4 设有竖井的隧道火灾烟气蔓延特性研究
4.1 引言
4.2 理论分析
4.2.1 竖井内的质量流率
4.2.2 温度(烟气)分层
4.3 小尺寸实验
4.4 实验结果分析
4.4.1 质量燃烧速率
4.4.2 竖井内的质量流率
4.4.3 隧道内的纵向温度分布
4.4.4 温度(烟气)分层
4.5 本章小结
5 烟气分层及纵向沉降规律研究
5.1 引言
5.2 理论分析
5.2.1 无纵向通风
5.2.2 纵向通风
5.3 模拟研究
5.3.1 无纵向通风
5.3.2 纵向通风
5.4 模拟结果分析与讨论
5.4.1 无纵向通风
5.4.2 纵向通风
5.5 本章小结
6 烟气分岔现象研究
6.1 引言
6.2 理论分析
6.2.1 分岔现象的形成
6.2.2 最高温升点偏移距离和低温区域长度
6.3 实验设置
6.4 结果分析
6.4.1 实验现象
6.4.2 火源下游垂直温度分布
6.4.3 顶棚温度分布
6.4.4 实验结果拟合
6.5 本章小结
7 结论与展望
7.1 本文结论
7.2 本文创新点
7.3 研究展望
参考文献
附录
A 作者在攻读学位期间发表的论文
B 作者在攻读学位期间取得的科研成果
C 学位论文数据集
致谢
本文编号：3813443
【文章页数】：186 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
主要符号对照表
1 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 隧道的发展及隧道火灾事故
1.1.2 隧道火灾的特点及危害
1.1.3 隧道通风形式
1.1.4 隧道火灾的研究方法
1.2 研究现状
1.2.1 逆流长度与临界风速
1.2.2 隧道顶棚最高温度及纵向温度分布
1.2.3 竖井自然排烟
1.2.4 烟气分层与沉降
1.2.5 倾斜隧道烟气蔓延及控制
1.2.6 强纵向通风诱导产生的烟气分岔现象
1.3 本文的研究内容和技术路线
1.4 本文的章节安排
2 隧道火灾实验及数值模拟
2.1 引言
2.2 小尺寸隧道火灾实验
2.2.1 相似准则
2.2.2 实验台
2.2.3 火源设置及主要实验仪器
2.3 数值模拟
2.3.1 数值模拟计算方法
2.3.2 模拟火源设定
2.3.3 网格分析
2.3.4 模型验证
2.4 本章小结
3 倾斜隧道烟气流向突变现象研究
3.1 引言
3.2 理论分析
3.3 实验设计
3.3.1 实验装置
3.3.2 实验步骤
3.4 模拟设置与验证
3.5 结果分析与讨论
3.5.1 烟气流动方向和火焰倾斜角度
3.5.2 火源下坡方向隧道断面的垂直温度分布
3.5.3 理论模型验证
3.5.4 影响因素分析
3.6 本章小结
4 设有竖井的隧道火灾烟气蔓延特性研究
4.1 引言
4.2 理论分析
4.2.1 竖井内的质量流率
4.2.2 温度(烟气)分层
4.3 小尺寸实验
4.4 实验结果分析
4.4.1 质量燃烧速率
4.4.2 竖井内的质量流率
4.4.3 隧道内的纵向温度分布
4.4.4 温度(烟气)分层
4.5 本章小结
5 烟气分层及纵向沉降规律研究
5.1 引言
5.2 理论分析
5.2.1 无纵向通风
5.2.2 纵向通风
5.3 模拟研究
5.3.1 无纵向通风
5.3.2 纵向通风
5.4 模拟结果分析与讨论
5.4.1 无纵向通风
5.4.2 纵向通风
5.5 本章小结
6 烟气分岔现象研究
6.1 引言
6.2 理论分析
6.2.1 分岔现象的形成
6.2.2 最高温升点偏移距离和低温区域长度
6.3 实验设置
6.4 结果分析
6.4.1 实验现象
6.4.2 火源下游垂直温度分布
6.4.3 顶棚温度分布
6.4.4 实验结果拟合
6.5 本章小结
7 结论与展望
7.1 本文结论
7.2 本文创新点
7.3 研究展望
参考文献
附录
A 作者在攻读学位期间发表的论文
B 作者在攻读学位期间取得的科研成果
C 学位论文数据集
致谢
本文编号：3813443
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