狹長地下空間火災(zāi)煙氣運動物理模型及尺度準(zhǔn)則研究

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1、？ａ料苓在桌＊爸ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＣｈｉｎａ博士學(xué)位論文戀論文題目狹長地下全問火史姻氣運劫物理模型及尺度準(zhǔn)則研走魏清作者姓名妾全技術(shù)及工程學(xué)科專業(yè)導(dǎo)參光垣教授?。壭彰墸墸崳娡瓿蓵r二？年五間中？斜ｆ放術(shù)大ｆＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＯＦＣＨＩＮＡ博士學(xué)位論文狹長地下空間火災(zāi)煙氣運動物理模型及尺度準(zhǔn)則研究作者姓名：魏濤導(dǎo)師姓名：廖光煊教授學(xué)科專業(yè)：安全技

2、術(shù)及工程二—完成時間：〇年五月ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｏｆＣｈｉｎａｙｇｙＫｆｌＢ）％ＴｈｅｓｉｓｆｏｒＰｈ．ＤＤｅｇｒｅｅＳｔｕｄｉｅｓｏｎＰｈｓｉｃａｌＭｏｄｅｌａｎｄＳｃａｌｅｙＣｒｉｔｅｒｉａｏｆＳｍｏｋｅＭｏｖｅｍｅｎｔｉｎＵｎｄｅｒｒｏｕｎｄＣｈａｎｎｅｌＦｉｒｅｓｇＢｙＴａｏＷｅｉＳｕｐｅｒｖｉｓｅｄｂｙＰｒｏｕａｎｘｕａｎｆ．ＬｉａｏＧｇａｔＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｏｆＦｉｒｅＳｃｉｅｎｃｅ

3、ｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＣｈｉｎａＨｅｆｅｉＡｎｈｕｉ２３００２６Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ，，Ｍａｙ，２０１１中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進行研究工作所取得的成果。除已特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含任何他人己經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果一。與我同工作的同志對本研究所做的貢獻均已在論文中作了明確的說明。＾作者簽名：簽字日期ｌ〇Ｕ＾／〇：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)位論文授權(quán)使用聲明一作為申請學(xué)位的條

4、件之，學(xué)位論文著作權(quán)擁有者授權(quán)中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)擁有學(xué)位論文的部分使用權(quán)，即：學(xué)校有權(quán)按有關(guān)規(guī)定向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱，可以將學(xué)位論文編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。本人提交的電子文檔的內(nèi)容和紙質(zhì)論文的內(nèi)容相一致。保密的學(xué)位論文在解密后也遵守此規(guī)定。開□保密（年）＿＿作者簽名：條導(dǎo)師簽名：／簽字日期：２ｏｌＬ／〇簽字円期：ＣＡ中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)博士學(xué)位論文摘要摘要地下空間的開發(fā)利用是城市發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物，而狹長地下

5、空間是其常一種建筑類型見的，包括地下交通隧道、地下通道等多種形式。統(tǒng)計表明，高溫、有毒煙氣是火災(zāi)事故中致死的主要原因，而狹長地下空間結(jié)構(gòu)的特殊性，使得火災(zāi)煙氣很難及時排出。因此，前人的研宄多關(guān)注縱向臨界風(fēng)速、排煙有效性等和煙氣控制相關(guān)的方面。煙氣在狹長地下空間的運動特征，包括近場和遠場的溫度分布一、速度分布的研究是個基礎(chǔ)性的研宄課題，建立物理模型描述煙氣運動在狹長地下空間的運動過程，有助于加深對各其影響因素的認識。弗洛德模型是火災(zāi)中常用的尺度模型，當(dāng)應(yīng)用于狹長地下空間的煙氣運動時，應(yīng)考慮各影響因素的相對重要性選擇尺度準(zhǔn)則。因

6、此，本論文主要圍繞狹長地下空間中煙氣運動的物理過程以及尺度模型，采用理論分析、模擬實驗和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法開展研宄。首先，本文在前人研宄的基礎(chǔ)上，將煙氣在狹長地下空間運動分為五個子區(qū)域。前兩個區(qū)域采用前人己有模型，分別為羽流模型、頂棚撞擊。第三、四區(qū)域對前人己有模型進行簡化，分別用頂棚徑向射流方程和水躍方程進行描述。重點建立了第五個區(qū)域的控制方程，首次提出了用絕熱因子量化壁面升溫對煙氣縱向溫度衰減結(jié)果的影響。通過ＲＫ方法給出了控制方程的數(shù)值解，并在此基礎(chǔ)上提出了一種簡化形式解。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，溫度、速度均按指數(shù)函數(shù)形式衰減，

7、溫度哀減指數(shù)由三個子因子相乘得到，分別是絕熱因子、Ｓｔ數(shù)和煙流相對厚度，＇速度的衰減因子約為溫度衰減因子的１／２次方。當(dāng)距離火源距離時，簡化解和ＲＫ方法解結(jié)果接近。為了驗證理論模型，本文搭建了０．５ｍｘ〇．５ｍｘ５．０ｍ的小尺寸模擬實驗臺。實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在近火源場，頂棚撞擊區(qū)的最高溫度高于理論預(yù)測，而且頂棚徑向射流中的質(zhì)量卷吸會受到側(cè)壁影響，低于Ｔｕｒｎｅｒ卷吸模型的預(yù)測值。，對于遠火源場實驗研宄發(fā)現(xiàn)，溫度斷面分布接近高斯型，溫度分布峰值位于距頂棚約０．１Ｈ的位置，而溫度分布的半寬約等于煙流厚度，由狹長空間的寬高比決定，

8、煙流厚度和理論預(yù)測值吻合很好溫度和速度的縱向衰減和理論預(yù)測；吻