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《工學(xué)交通運(yùn)輸畢業(yè)論文 地鐵區(qū)間隧道火災(zāi)通風(fēng)模式的數(shù)值分析》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、湖南師范大學(xué)本科畢業(yè)論文考籍號(hào)：XXXXXXXXX姓名：XXX專業(yè)：工學(xué)交通運(yùn)輸論文題目：地鐵區(qū)間隧道火災(zāi)通風(fēng)模式的數(shù)值分析指導(dǎo)老師：XXX二〇一一年十二月十日摘要 介紹了地鐵區(qū)間隧道火災(zāi)常見的幾種通風(fēng)排煙模式,對(duì)其中一種最復(fù)雜的模式進(jìn)行了數(shù)值分析。模擬分析得出,對(duì)于地鐵實(shí)際工程中的單線盾構(gòu)圓形隧道,在10MW火災(zāi)強(qiáng)度下,著火區(qū)間隧道內(nèi)2.6~2.9m/s左右的縱向風(fēng)速可以有效阻止煙氣發(fā)生逆流;在著火區(qū)間隧道2.9m/s的縱向風(fēng)速下,未著火區(qū)間隧道兩端對(duì)送送風(fēng)速度為1~1.5m/s時(shí),聯(lián)絡(luò)通道內(nèi)有風(fēng)速為6m/s左右的氣流流向著火區(qū)間隧道,可有效抑制煙氣
2、通過聯(lián)絡(luò)通道向未著火區(qū)間隧道蔓延,保證人員的安全疏散。關(guān)鍵詞 地鐵區(qū)間隧道火災(zāi) 通風(fēng)排煙模式 臨界風(fēng)速 聯(lián)絡(luò)通道0引言地鐵屬于人員密集場所,一旦發(fā)生火災(zāi),后果將不堪設(shè)想。針對(duì)地鐵區(qū)間隧道火災(zāi),目前規(guī)范要求司機(jī)應(yīng)盡最大可能將列車駛出隧道進(jìn)入前方站臺(tái)后進(jìn)行人員疏散,倘若列車無法駛?cè)肭胺秸九_(tái)而被迫?？吭谄岷诘乃淼乐?應(yīng)啟動(dòng)地鐵區(qū)間隧道通風(fēng)排煙系統(tǒng)進(jìn)行排煙,在這種情況下,確定合理的通風(fēng)模式至關(guān)重要。地鐵區(qū)間隧道的火災(zāi)通風(fēng)排煙模式是非常復(fù)雜的,它與列車的?？课恢谩⑷藛T的疏散方向、火災(zāi)發(fā)生位置以及區(qū)間隧道是否設(shè)置聯(lián)絡(luò)通道等因素有關(guān)。目前,國內(nèi)外已有很多人對(duì)地鐵隧道
3、火災(zāi)煙氣的流動(dòng)與控制作了大量的研究。P.J.Woodburn等人把地鐵火災(zāi)煙氣的數(shù)值模擬值與實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行了對(duì)比,用來驗(yàn)證數(shù)值模擬的靈敏度和準(zhǔn)確性,研究表明,除縱向通風(fēng)速度對(duì)煙氣回流擴(kuò)散范圍具有決定性影響外,火源的熱釋放速率以及湍流模型的選擇對(duì)煙氣回流擴(kuò)散范圍影響也較大[1]。S.Kuma等人對(duì)隧道火災(zāi)進(jìn)行了三維數(shù)值模擬,并分別研究了輻射、熱傳導(dǎo)和壁面粗糙度等因素對(duì)火災(zāi)煙氣的影響[2]。盧平等人對(duì)縱向通風(fēng)水平隧道火災(zāi)煙氣的流動(dòng)特性進(jìn)行了模擬與分析[3]。鄭晉麗研究了隧道火災(zāi)中幾種常用的數(shù)值模擬方法,提出了火災(zāi)發(fā)生后應(yīng)采取的有效煙氣控制措施[4]。然而迄今,
4、針對(duì)地鐵區(qū)間隧道火災(zāi)通風(fēng)排煙模式進(jìn)行深入研究的文獻(xiàn)不是很多。本文通過分析研究,提出了地鐵隧道火災(zāi)中幾種復(fù)雜的通風(fēng)排煙模式,選取了其中一種最復(fù)雜的模式,利用CFD方法進(jìn)行了具體的數(shù)值模擬分析,得出了該模式下的最佳煙控送風(fēng)速度。1地鐵區(qū)間隧道火災(zāi)的通風(fēng)排煙模式《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50157—2003)規(guī)定,當(dāng)?shù)罔F區(qū)間隧道長度超過500m時(shí),在區(qū)間隧道中部應(yīng)設(shè)置與另一條地鐵區(qū)間隧道相通的聯(lián)絡(luò)通道?？紤]到目前地鐵區(qū)間隧道長度一般都會(huì)超過500m,因此本文研究區(qū)間隧道中部設(shè)有一個(gè)聯(lián)絡(luò)通道的情形。根據(jù)火災(zāi)發(fā)生位置和列車停靠位置的不同,分析發(fā)現(xiàn)該區(qū)間隧道的通風(fēng)排煙
5、模式主要有四種[5],如圖1所示。圖1a,1b為火災(zāi)發(fā)生在列車端部的情形,此時(shí)的送風(fēng)方向應(yīng)本著與大多數(shù)人員的逃生方向相反的原則來確定,若聯(lián)絡(luò)通道處于上風(fēng)側(cè)(圖1a),則不需要考慮聯(lián)絡(luò)通道內(nèi)的風(fēng)向;若聯(lián)絡(luò)通道處于下風(fēng)側(cè)(圖1b),為防止煙氣向另一條區(qū)間隧道擴(kuò)散,則應(yīng)該通過聯(lián)絡(luò)通道向著火隧道加壓送風(fēng)。圖1c,1d為火災(zāi)發(fā)生在列車中部的情形,此時(shí)應(yīng)根據(jù)列車的停靠位置來判斷送風(fēng)方向。當(dāng)列車?？吭诳拷囌疚恢脮r(shí)(圖1c),考慮到利用車站排煙更為有利,因此采用向車站方向送風(fēng)的通風(fēng)方式,此時(shí)聯(lián)絡(luò)通道處于上風(fēng)側(cè),不需要考慮煙氣的擴(kuò)散;當(dāng)列車?？吭诳拷虚g聯(lián)絡(luò)通道時(shí)(圖
6、1d),為保證更多的人逃生,則應(yīng)該采用向聯(lián)絡(luò)通道方向送風(fēng)的通風(fēng)方式,此時(shí)聯(lián)絡(luò)通道處于火災(zāi)下風(fēng)側(cè),應(yīng)保證聯(lián)絡(luò)通道內(nèi)具有指向著火區(qū)間隧道的送風(fēng),從而可以保證人員通過聯(lián)絡(luò)通道逃生。通過對(duì)以上四種模式的分析,可以看出圖1d對(duì)應(yīng)的火災(zāi)通風(fēng)模式為最不利模式。下面將對(duì)該種通風(fēng)模式進(jìn)行數(shù)值模擬分析,從而得出該模式下的臨界風(fēng)速以及保證聯(lián)絡(luò)通道內(nèi)無煙的未著火區(qū)間隧道兩端的最佳送風(fēng)速度。2數(shù)值模擬分析2.1物理模型和邊界條件本文模擬的地鐵隧道為單線盾構(gòu)圓形隧道斷面,斷面直徑5.5m,物理模型如圖2所示。為研究方便,本文選取中部聯(lián)絡(luò)通道前后共100m長的區(qū)間隧道作為研究對(duì)象,
7、模擬時(shí)假設(shè)火災(zāi)發(fā)生在距離聯(lián)絡(luò)通道20m處。地鐵隧道圍護(hù)結(jié)構(gòu)壁面采用無滑移邊界條件,考慮到隧道軸向?qū)崤c徑向?qū)嵯啾瓤珊雎圆挥?jì),因此隧道圍護(hù)結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱按徑向?qū)崽幚?并假定圍護(hù)結(jié)構(gòu)外壁面溫度與地面下深層土壤溫度相同,取20℃。隧道內(nèi)氣流通過對(duì)流換熱和熱輻射與隧道壁進(jìn)行熱量交換,近壁第一個(gè)節(jié)點(diǎn)的湍流黏度和換熱系數(shù)等采用壁面函數(shù)法處理,輻射換熱模型采用PHOENICS自帶的IMMERSOL模型。隧道入口給出速度和溫度邊界條件,入口送風(fēng)溫度為環(huán)境空氣溫度20℃,出口給出壓力邊界條件。2.2火源設(shè)置關(guān)于地鐵火災(zāi)強(qiáng)度的設(shè)置,香港地鐵工程技術(shù)人員保守估計(jì)最大值為2M
8、W;而英美等國一般采用5~50MW,且重點(diǎn)研究10MW情況下的火災(zāi)實(shí)驗(yàn)。因此,本文研究的火災(zāi)強(qiáng)
