关键词：隧道火灾;;空气幕;;机械排烟;;防烟分区;;数值模拟;;疏散
摘 要：随着我国交通事业的飞速发展,各种交通隧道的数量及规模正在日益扩大,这就对隧道的防火排烟设计提出了更高的挑战。近年来,防烟空气幕作为一种新型防排烟技术而备受科研人员的关注,但是对空气幕应用于隧道火灾的研究较少,本文提出将防烟空气幕与机械排烟相结合的防排烟方式应用于隧道火灾以控制隧道火灾的烟气蔓延,以火灾动力学模拟软件FDS为基础,对如下问题作出研究:(1)对自然通风以及空气幕与机械排烟联合作用两种工况进行模拟对比,对比结果表明:相对于自然通风,空气幕与机械排烟联合作用工况能够将烟气有效的控制在控烟区内,证明此种防排烟方式应用在隧道中是可行的。(2)在不同火源功率方案下,模拟20～110 m排烟口间距对应40～220 m空气幕间距下的烟气蔓延扩散特征。通过分析在距离隧道火源不同位置处的烟气温度、能见度和一氧化碳浓度,讨论防排烟模式下空气幕与排烟口间距即防烟分区的最优设计值。研究结果表明:在10～50MW火源热释放速率下,当排烟口间距为60m且空气幕间距为120 m时,烟气的温度、能见度以及一氧化碳浓度指标在研究过程的所有工况中最有利于人员逃生。(3)在不相同的火源功率方案中,模拟5～30°空气幕喷射角度、0.4～1m空气幕厚度、5～30m/s空气幕喷射速度下的烟气蔓延扩散特征。通过分析在距离隧道火源不同位置处的烟气温度、能见度和一氧化碳浓度,讨论防排烟模式下空气幕喷射角度、空气幕厚度与空气幕喷射速度的最优设计值。研究结果表明:在10～50MW火源热释放速率下,最佳空气幕喷射速度为5～10m/s,最佳空气幕厚度为0.4m,在10～20MW火源热释放速率下,最佳空气幕喷射角度为20°。(4)利用Pathfinder模拟软件对研究所得最佳防排烟设计工况进行疏散模拟研究,模拟结果表明最佳设计参数下的空气幕与机械排烟方式能够有效的阻止烟气蔓延,给人员提供安全的疏散环境。(5)模拟不同组合的空气幕喷射速度与排烟量工况,计算各工况下的空气幕防烟效率。模拟结果得出的空气幕喷射速度、排烟量和空气幕挡烟效率的拟合关系式如下:η=-2.17211V0.42962 Q0.57979 +1.2803
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