弧形截面隧道内受限火行为特征及移动式风机排烟方法研究
发布时间：2022-02-13 16:52
随着区域经济的迅速发展,地区之间的经济活动联系也不断加强,同时意味着日益频繁的物资转运和人口流动,这些都给交通运输带来了较大的负担。公路隧道是现代交通结构中被广泛采用的一种有效组织形式,它可以在空间上极大的缩短两地之间的距离,从而节省由交通不便所带来的时间和经济成本。虽然建造大量公路隧道能给交通运输带来许多便利,但同时也会增加火灾发生的风险。隧道火灾一旦发生,且在发展初期没有对其采取措施进行有效控制的话,其带来的后果可能会是灾难性的,不仅会对隧道结构造成损坏,还可能造成人员的重大伤亡。所以,有必要对隧道火灾的演化规律进行深入的研究。本文通过全尺寸测试、模型尺寸实验和数值模拟的方法对弧形截面隧道内受限火行为特征及移动式风机排烟方法进行了研究,主要包括以下内容:首先,通过实验与数值模拟相结合的方法研究了侧墙约束效应对弱羽流顶棚射流温度分布的影响。研究发现侧墙的约束效应对顶棚射流在冲击点附近的最大温升有一个显著的影响,这个温升和相对隧道侧墙的横向距离之间的关系可以用一个指数函数进行关联。但是,在一个给定位置,侧墙约束效应对标准化顶棚射流的温升似乎与火源功率无关。实验测量得到的标准化温升的纵向...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省211工程院校985工程院校
【文章页数】：157 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１?２０１３到２０１６年间中国公路隧道数量及长度１１１??大公道通运大的，然而着其量和长度??
??排出隧道，就会迅速聚集并对内衬结构造成严重破坏，图１．２（ｂ）展示的是１９９９??年Ｍｏｎｔ?Ｂｌａｎｃ隧道［９］在发生火灾后的事故现场，可以看到其内衬的混凝土严重??脱落。前人通过大尺寸重载货物车辆火灾（ＨＧＶ）实验研宄发现，顶棚最大烟??气温度甚至可以达到１２８１到１３６５°Ｃ之间［１Ｇ】。在如此高的温度下，包裹在混凝土??内的钢筋会逐渐丧失强度，从而造成隧道顶棚和侧墙的内衬发生剥落，甚至坍??＿雇??■ＩＨｌｉ??（ａ）隧道内发生火灾时产生的浓烟?（ｂ）被高温环境破坏的隧道内衬结构??图１．２隧道火灾中生成的黑色浓烟及被高温破坏的内衬结构??＊火灾蔓延速度快??行驶在隧道内部的车辆如果由于某种原因发生着火，倘若未能及时阻止其??行驶，可能导致火源的位置在纵向或横向上发生动态移动，引发其他车辆的着??火，从而加速火灾的蔓延。另外，隧道内部通常都设置有通风管、电缆线路和??排水地沟等设施设备
國??（ａ＞顶棚开口自然排烟［１９］?（ｂ＞顶棚风机机械排烟??图１．３隧道内的自然排烟和机械排烟??一般来说，隧道火灾发生后，烟气扩散的过程大致可以分为三个阶段，即??顶棚烟羽流形成阶段、一维流动形成阶段和烟气沉降阶段［２（）］。如图１．３所示，自??然排烟和机械排烟是目前被广泛采用的两种排烟方式。图１．４是对隧道主要排烟??方式进行的分类。采用竖井或顶棚开口将隧道内部与大气相连的方式进行自然??排烟，能够在火灾发生后有效地控制烟气沉降的速度。相比自然排烟，机械排??烟的主要原理是采用不同的排烟方式去抑制烟气逆流或驱动烟气朝出口流动，??其目的是为尽快的将烟气排出隧道，不让大量高温有毒浓烟聚集在隧道内部。??此外，对于机械排烟而言，组织形式的多样化是其一个重要的特征，它包括横??向、半横向、纵向和组合等多种通风方式［１５，２１］，但是这些方式在性能上各有优??劣
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国公路隧道数据统计[J]. 蒋树屏. 隧道建设. 2017(05)
[2]移动风机对公路隧道火灾烟气控制效果的模拟研究[J]. 王万通,李思成,荀迪涛. 消防科学与技术. 2014(04)
[3]新七道梁隧道大型火灾损毁调查及处治方案[J]. 田世雄,唐学军,王永刚,张彤炜. 现代隧道技术. 2013(02)
[4]热烟试验方法的研究[J]. 薛岗,郭大刚,智会强,孙晓涛. 消防科学与技术. 2006(04)
[5]长大隧道火灾与防治设计研究[J]. 周旭,赵明华,刘义虎. 中南公路工程. 2002(04)
[6]高等级公路长隧道火灾特点及消防设计初探[J]. 杨瑞新,陈雪峰. 消防科学与技术. 2002(05)
博士论文
[1]隧道内受限火羽流行为特征及竖井自然排烟机理研究[D]. 高子鹤.中国科学技术大学 2016
[2]纵向通风与顶棚集中排烟作用下隧道火灾顶棚射流行为特性研究[D]. 陈龙飞.中国科学技术大学 2016
[3]隧道火灾发展特性及竖井自然排烟方法研究[D]. 范传刚.中国科学技术大学 2015
[4]隧道火灾烟气蔓延的热物理特性研究[D]. 胡隆华.中国科学技术大学 2006
本文编号：3623562
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省211工程院校985工程院校
【文章页数】：157 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１?２０１３到２０１６年间中国公路隧道数量及长度１１１??大公道通运大的，然而着其量和长度??
??排出隧道，就会迅速聚集并对内衬结构造成严重破坏，图１．２（ｂ）展示的是１９９９??年Ｍｏｎｔ?Ｂｌａｎｃ隧道［９］在发生火灾后的事故现场，可以看到其内衬的混凝土严重??脱落。前人通过大尺寸重载货物车辆火灾（ＨＧＶ）实验研宄发现，顶棚最大烟??气温度甚至可以达到１２８１到１３６５°Ｃ之间［１Ｇ】。在如此高的温度下，包裹在混凝土??内的钢筋会逐渐丧失强度，从而造成隧道顶棚和侧墙的内衬发生剥落，甚至坍??＿雇??■ＩＨｌｉ??（ａ）隧道内发生火灾时产生的浓烟?（ｂ）被高温环境破坏的隧道内衬结构??图１．２隧道火灾中生成的黑色浓烟及被高温破坏的内衬结构??＊火灾蔓延速度快??行驶在隧道内部的车辆如果由于某种原因发生着火，倘若未能及时阻止其??行驶，可能导致火源的位置在纵向或横向上发生动态移动，引发其他车辆的着??火，从而加速火灾的蔓延。另外，隧道内部通常都设置有通风管、电缆线路和??排水地沟等设施设备
國??（ａ＞顶棚开口自然排烟［１９］?（ｂ＞顶棚风机机械排烟??图１．３隧道内的自然排烟和机械排烟??一般来说，隧道火灾发生后，烟气扩散的过程大致可以分为三个阶段，即??顶棚烟羽流形成阶段、一维流动形成阶段和烟气沉降阶段［２（）］。如图１．３所示，自??然排烟和机械排烟是目前被广泛采用的两种排烟方式。图１．４是对隧道主要排烟??方式进行的分类。采用竖井或顶棚开口将隧道内部与大气相连的方式进行自然??排烟，能够在火灾发生后有效地控制烟气沉降的速度。相比自然排烟，机械排??烟的主要原理是采用不同的排烟方式去抑制烟气逆流或驱动烟气朝出口流动，??其目的是为尽快的将烟气排出隧道，不让大量高温有毒浓烟聚集在隧道内部。??此外，对于机械排烟而言，组织形式的多样化是其一个重要的特征，它包括横??向、半横向、纵向和组合等多种通风方式［１５，２１］，但是这些方式在性能上各有优??劣
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国公路隧道数据统计[J]. 蒋树屏. 隧道建设. 2017(05)
[2]移动风机对公路隧道火灾烟气控制效果的模拟研究[J]. 王万通,李思成,荀迪涛. 消防科学与技术. 2014(04)
[3]新七道梁隧道大型火灾损毁调查及处治方案[J]. 田世雄,唐学军,王永刚,张彤炜. 现代隧道技术. 2013(02)
[4]热烟试验方法的研究[J]. 薛岗,郭大刚,智会强,孙晓涛. 消防科学与技术. 2006(04)
[5]长大隧道火灾与防治设计研究[J]. 周旭,赵明华,刘义虎. 中南公路工程. 2002(04)
[6]高等级公路长隧道火灾特点及消防设计初探[J]. 杨瑞新,陈雪峰. 消防科学与技术. 2002(05)
博士论文
[1]隧道内受限火羽流行为特征及竖井自然排烟机理研究[D]. 高子鹤.中国科学技术大学 2016
[2]纵向通风与顶棚集中排烟作用下隧道火灾顶棚射流行为特性研究[D]. 陈龙飞.中国科学技术大学 2016
[3]隧道火灾发展特性及竖井自然排烟方法研究[D]. 范传刚.中国科学技术大学 2015
[4]隧道火灾烟气蔓延的热物理特性研究[D]. 胡隆华.中国科学技术大学 2006
本文编号：3623562
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