地鐵隧道不同排煙風(fēng)速對(duì)火災(zāi)煙氣控制的模擬分析

公路隧道火災(zāi)煙氣控制策略模擬研究——以往的火災(zāi)試驗(yàn)和數(shù)值模擬研究大多是在直線形隧道中進(jìn)行的，為此本文以一具有圓弧形轉(zhuǎn)彎的公路隧道為研究對(duì)象，在全尺寸試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，針對(duì)不同的火災(zāi)應(yīng)急通風(fēng)方案和火源位置，對(duì)于火源功率為30mw的火災(zāi)煙氣控制策略進(jìn)行了...

本文根據(jù)北京地鐵4號(hào)線某段隧道的實(shí)際尺寸建立了幾何模型,針對(duì)該模型利用cfd方法模擬了縱向通風(fēng)對(duì)控制火災(zāi)煙氣擴(kuò)散的作用,研究了不同熱源形狀條件下臨界通風(fēng)速度與熱釋放率的關(guān)系,并將其與已有研究成果進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果顯示在熱源形狀不變時(shí),臨界通風(fēng)速度與熱釋放率(hrr)和隧道寬度之比的1/3次方成正比,熱羽流在臨界通風(fēng)速度下傾斜角為常數(shù);當(dāng)熱源長(zhǎng)度隨熱釋放率成比例變化時(shí),臨界通風(fēng)速度在高熱釋放率條件下呈現(xiàn)出穩(wěn)定不變的趨勢(shì)。研究表明在采用數(shù)值模擬方法進(jìn)行隧道火災(zāi)通風(fēng)設(shè)計(jì)時(shí),熱源條件的設(shè)置對(duì)模擬結(jié)果有顯著影響。

以錢江水下盾構(gòu)隧道為研究對(duì)象,采用fds5.0對(duì)雙向均衡排煙模式和50mw火災(zāi)規(guī)模下、10個(gè)不同集中排煙量對(duì)隧道火災(zāi)煙氣控制效果的影響進(jìn)行模擬計(jì)算。對(duì)比分析不同集中排煙量下,隧道內(nèi)排煙閥處豎向排煙風(fēng)速、排煙閥及排煙風(fēng)機(jī)口處溫度、排煙效率、行車道2m高度處能見度、煙氣蔓延范圍的變化情況。模擬分析表明,集中排煙量對(duì)排煙效果影響很大。當(dāng)排煙量為190m3/s時(shí),可達(dá)到較好的隧道火災(zāi)煙氣控制效果。

結(jié)合某大型隧道防排煙工程實(shí)際,采用fds構(gòu)建集中排煙隧道模型,通過對(duì)不同火災(zāi)工況下隧道內(nèi)頂隔板處和2m高處溫度、煙氣蔓延、排煙道及排煙閥處煙氣流速等的定量分析,獲得了單向和雙向集中排煙模式對(duì)排煙效果的影響規(guī)律。結(jié)果表明:30mw和50mw火源功率時(shí),雙向排煙頂隔板下方最高溫度比單向排煙分別高出200℃和450℃,兩種情況下行車道2m高處溫度分布相差不大;雙向排煙模式下的煙氣蔓延范圍比單向排煙大;單向排煙下排煙閥處煙氣流速按照離排煙風(fēng)機(jī)由近至遠(yuǎn)遞減,且靠近風(fēng)機(jī)的排煙閥流速大于10m/s。

為了研究隧道火災(zāi)半橫向排煙對(duì)煙氣排放效果的影響參數(shù),同時(shí)為半橫向通風(fēng)排煙下隧道火災(zāi)煙氣蔓延情況的系統(tǒng)性研究提供試驗(yàn)數(shù)據(jù)支持,建立縮尺比例為1:10的水平模型隧道開展火災(zāi)試驗(yàn),并對(duì)火災(zāi)半橫向排煙時(shí)排煙閥和排煙道內(nèi)的煙氣流動(dòng)進(jìn)行理論分析。結(jié)果表明,水平公路隧道半橫向排煙情況下,理論分析得出的排煙閥處煙氣流速與模型試驗(yàn)結(jié)果基本吻合;在火源附近,冷空氣與高溫?zé)煔鈸交燧^少,溫度較高;在靠近風(fēng)機(jī)處,排煙閥煙氣流速較大,但同時(shí)因遠(yuǎn)離火源,熱量損失和摻混冷空氣較多,因而溫度較低;排煙閥開啟個(gè)數(shù)、間距、單個(gè)面積以及排煙閥離風(fēng)機(jī)的距離,均會(huì)對(duì)半橫向排煙系統(tǒng)的排煙效果產(chǎn)生影響。

隨著城市化進(jìn)程的加快，許多城市開始興建地下商業(yè)建筑，地下商業(yè)建筑防火問題越來越受到人們的關(guān)注。由于地下商業(yè)建筑的建構(gòu)特點(diǎn)與地面建筑有很大的差異，其建筑結(jié)構(gòu)的封閉性強(qiáng)，通風(fēng)排煙差，因此更容易帶來火災(zāi)隱患。本文主要從地下建筑煙氣控制方法以及煙氣控制具體方案展開深入的探討。

以淮南市某地下商業(yè)街其中一防火分區(qū)為研究對(duì)象,采用模擬軟件fds進(jìn)行了火災(zāi)煙氣控制的數(shù)值模擬,對(duì)頂棚機(jī)械排煙條件下,排煙量和送風(fēng)比對(duì)室內(nèi)火災(zāi)煙氣有效控制的影響進(jìn)行了研究,模擬分析結(jié)果表明,在頂棚機(jī)械排煙時(shí),排煙量對(duì)室內(nèi)煙氣控制的影響較大。當(dāng)排煙量為115m3/(m2·h)時(shí),可以達(dá)到很好的煙氣控制效果,送風(fēng)比對(duì)此的影響較小;當(dāng)排煙量和送風(fēng)比過大時(shí),使室內(nèi)煙氣紊流加劇,火場(chǎng)情況混亂。研究結(jié)果為此類狹長(zhǎng)型地下建筑火災(zāi)的控制和人員疏散提供參考。

根據(jù)我國現(xiàn)有高層建筑所采用的主要防排煙方式,采用cfd的方法完成了火災(zāi)時(shí)煙氣的不同控制模式的模擬,并對(duì)不同的防排煙模式的模擬結(jié)果進(jìn)行比較。結(jié)果表明當(dāng)采用走道排煙加前室門設(shè)置空氣幕或前室和樓梯間的加壓防煙時(shí),其煙氣空氣效果基本一致,均不能滿足整個(gè)建筑的安全疏散時(shí)間的要求,但空氣幕防煙較加壓防煙所需新鮮空氣量更少,能有效防止火災(zāi)的進(jìn)一步擴(kuò)大和控制煙氣擴(kuò)散。當(dāng)采用空氣幕加前室或樓梯間加壓的組合防煙時(shí),能較好的控制煙氣的擴(kuò)散,滿足安全疏散時(shí)間的要求,即可以用空氣幕和加壓的組合來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的前室和樓梯間加壓的防煙方式。本文的研究成果可以為合理的設(shè)計(jì)高層建筑火災(zāi)時(shí)煙氣的控制方式提供了一定的理論依據(jù)。

[文章編號(hào)]100228528(2009)0720016205 高層建筑火災(zāi)煙氣控制模式的數(shù)值分析 靖成銀,何嘉鵬,周　汝,許小磊(南京工業(yè)大學(xué)城市建設(shè)與安全環(huán)境學(xué)院,南京210009) [摘　要]根據(jù)我國現(xiàn)有高層建筑所采用的主要防排煙方式,采用cfd的方法完成了火災(zāi)時(shí)煙氣的不同控制模式的模 擬,并對(duì)不同的防排煙模式的模擬結(jié)果進(jìn)行比較。結(jié)果表明當(dāng)采用走道排煙加前室門設(shè)置空氣幕或前室和樓梯間的加壓防 煙時(shí),其煙氣空氣效果基本一致,均不能滿足整個(gè)建筑的安全疏散時(shí)間的要求,但空氣幕防煙較加壓防煙所需新鮮空氣量更 少,能有效防止火災(zāi)的進(jìn)一步擴(kuò)大和控制煙氣擴(kuò)散。當(dāng)采用空氣幕加前室或樓梯間加壓的組合防煙時(shí),能較好的控制煙氣的 擴(kuò)散,滿足安全疏散時(shí)間的要求,即可以用空氣幕和加壓的組合來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的前室和樓梯間加壓的防煙方式。本文的研究成 果可以為合理的設(shè)

結(jié)合某集中排煙隧道通風(fēng)設(shè)計(jì),通過cfd模擬,分析了排煙風(fēng)口形狀、風(fēng)口間距對(duì)煙氣控制效果的影響。模擬結(jié)果表明,集中排煙系統(tǒng)能獲得良好的煙氣控制效果;排風(fēng)誘導(dǎo)風(fēng)速隨著火災(zāi)熱釋放速率的增大、排煙口下游煙氣擴(kuò)散范圍的縮小而增大;熱釋放速率、煙氣擴(kuò)散距離一定時(shí),排煙風(fēng)口形狀由正方形變?yōu)闄M向矩形布置、增大風(fēng)口間距,均可以有效降低誘導(dǎo)風(fēng)速。在數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上,得到了適合工程應(yīng)用的量綱一準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式,并對(duì)隧道集中排煙系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。

風(fēng)口特性對(duì)集中排煙隧道煙氣控制效果的影響——結(jié)合某集中排煙隧道通風(fēng)設(shè)計(jì),通過cfd模擬,分析了排煙風(fēng)口形狀、風(fēng)口間距對(duì)煙氣控制效果的影響。模擬結(jié)果表明,集中排煙系統(tǒng)能獲得良好的煙氣控制效果;排風(fēng)誘導(dǎo)風(fēng)速隨著火災(zāi)熱釋放速率的增大、排煙口下游煙氣擴(kuò)散范...

針對(duì)實(shí)吊頂以及鏤空率格柵吊頂裝修形式的典型地鐵車站站廳,采用大渦模擬的方法計(jì)算出不同鏤空率吊頂在不同火源功率下的煙氣層高度,分析評(píng)估鏤空吊頂對(duì)煙氣層沉降和溫度分布。研究結(jié)果表明,火災(zāi)發(fā)生360s內(nèi),格柵吊頂?shù)男顭熥饔糜兄趯煔鈱泳S持在安全高度,且隨著鏤空率增加維持煙氣層在安全高度的效果越明顯。但是鏤空吊頂上方由于煙氣溫度較高,容易對(duì)吊頂內(nèi)的各類設(shè)備產(chǎn)生危害。

為了解不同通風(fēng)方式下隧道火災(zāi)煙氣的運(yùn)移情況,開展了管道熱煙實(shí)驗(yàn)；進(jìn)行了不同通風(fēng)方式下火災(zāi)煙氣運(yùn)移的數(shù)值模擬；分別采用理論計(jì)算和數(shù)值模擬方法得到了不同火源熱釋放速率的縱向臨界風(fēng)速。結(jié)果表明:縱向風(fēng)速較小時(shí)管道中的煙氣呈現(xiàn)層狀運(yùn)動(dòng),風(fēng)速較大時(shí)煙氣分層現(xiàn)象消失；車廂內(nèi)煙氣的溫度高于車廂外相同高度的煙氣溫度；采用數(shù)值模擬得到的臨界風(fēng)速低于弗洛德臨界模型的計(jì)算結(jié)果；相同火災(zāi)功率時(shí)壓入式通風(fēng)臨界風(fēng)速比抽出式通風(fēng)臨界風(fēng)速略小。當(dāng)隧道內(nèi)產(chǎn)生速度不小于2m/s的縱向風(fēng)時(shí),可將煙氣限制在火源的下游隧道。

本文通過對(duì)地下建筑火災(zāi)煙氣的特點(diǎn)和相關(guān)的危險(xiǎn)性進(jìn)行的分析，指出了地下建筑防火的關(guān)鍵因素是有效控制煙氣排出。在地下建筑的防火措施中，要切實(shí)做好有效、穩(wěn)妥的排煙、防煙的各項(xiàng)措施，從而達(dá)到能真正有效地杜絕地下建筑發(fā)生火災(zāi)的隱患的目的。

通過對(duì)地下建筑火災(zāi)煙氣的特點(diǎn)及危險(xiǎn)性分析,指出控制煙氣流擴(kuò)散是地下建筑防火的重點(diǎn)問題。從重視火災(zāi)的預(yù)防與撲救初期火災(zāi)角度出發(fā),提出在地下建筑中應(yīng)實(shí)施合理的防煙、排煙措施,以達(dá)到地下建筑防火、防煙和安全使用的目的。

總結(jié)國內(nèi)外隧道火災(zāi)縱向通風(fēng)排煙下抑制煙氣回流臨界風(fēng)速的研究現(xiàn)狀和規(guī)范規(guī)定。通過fds數(shù)值模擬和縮尺寸模型試驗(yàn)對(duì)臨界風(fēng)速與隧道坡度的關(guān)系進(jìn)行對(duì)比分析,得出結(jié)果認(rèn)為,數(shù)值模擬和模型試驗(yàn)結(jié)果基本符合;在同一個(gè)坡度下,縱向通風(fēng)速率與回流長(zhǎng)度近似成線性關(guān)系;當(dāng)坡度為零時(shí),抑制煙氣回流所需臨界風(fēng)速較大。

利用火災(zāi)動(dòng)力學(xué)模擬方法,對(duì)地下一層地鐵側(cè)式車站列車火災(zāi)的煙氣蔓延規(guī)律和排煙效果進(jìn)行了模擬研究。首先生成了地鐵車站的三維模型,基于通風(fēng)排煙系統(tǒng)的事故運(yùn)行方案,對(duì)列車火災(zāi)煙氣擴(kuò)散過程、氣流組織模式和煙氣參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算模擬。模擬表明:排煙系統(tǒng)啟動(dòng)后,中間隧道的兩端向內(nèi)形成了大于5m/s的流速,屏蔽門處流速為站臺(tái)流入隧道,可有效阻礙煙氣進(jìn)入站臺(tái)區(qū)域,煙氣排放主要通過車站軌頂風(fēng)口排放,煙氣在500s左右進(jìn)入站臺(tái),排煙系統(tǒng)有效減緩煙氣在站臺(tái)的下降時(shí)間,為列車內(nèi)乘客疏散提供了可用的安全疏散時(shí)間。

多層建筑火災(zāi)煙氣運(yùn)動(dòng)的數(shù)值模擬——摘要:闡述了煙氣運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型,應(yīng)用cfd技術(shù)對(duì)多層建筑火災(zāi)產(chǎn)生的煙氣運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了模擬,分析了煙氣的運(yùn)動(dòng)狀況,初步論述了cfd技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)?！　￡P(guān)鍵詞:煙氣流動(dòng);數(shù)值模擬;cfd　　1建筑火災(zāi)煙氣的擴(kuò)散路線　　...

火災(zāi)煙氣是導(dǎo)致多層建筑火災(zāi)中人員傷亡的主要原因。結(jié)合多層建筑的實(shí)際情況,利用縮尺度模型實(shí)驗(yàn)樓模擬多層建筑火災(zāi)的典型情況,對(duì)其火災(zāi)煙氣自火源產(chǎn)生后的運(yùn)動(dòng)特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明,煙氣沿程由于熱交換溫度不斷降低,會(huì)迅速達(dá)到頂部樓層并立即沉降,而且不同工況條件下所包含的有毒成分濃度隨著火源溫度的升高而上升。實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析能夠較好地符合實(shí)際火災(zāi)的一些典型調(diào)查結(jié)果。

對(duì)當(dāng)前國內(nèi)外常用的建筑火災(zāi)煙氣運(yùn)動(dòng)的數(shù)值模擬方法進(jìn)行了綜合分析,闡述了各種數(shù)值模擬方法的主要思想,介紹了基于各種模擬方法火災(zāi)模擬軟件的發(fā)展現(xiàn)狀;討論了各種數(shù)值模擬方法的特點(diǎn)與不足,指出了各種方法的適用范圍,提出今后一段時(shí)間內(nèi)我國建筑火災(zāi)煙氣運(yùn)動(dòng)數(shù)值模擬的發(fā)展方向.

通風(fēng)控制下的建筑物火災(zāi)具有很大危害性。對(duì)受通風(fēng)控制的建筑物通道內(nèi)的火災(zāi)煙氣運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了數(shù)值模擬,給出了煙氣溫度、速度和組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的分布。將模擬結(jié)果與燃料控制下通道內(nèi)火災(zāi)煙氣運(yùn)動(dòng)的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比,揭示了不同燃燒狀況下通道內(nèi)煙氣運(yùn)動(dòng)與火蔓延的特點(diǎn)。

研究火災(zāi)煙氣狀態(tài)對(duì)排煙風(fēng)機(jī)性能的影響,系統(tǒng)分析了地鐵隧道火災(zāi)煙氣的煙囪效應(yīng)和熱阻效應(yīng),將地鐵隧道系統(tǒng)和排煙風(fēng)機(jī)作為一個(gè)整體考慮,分析隧道煙氣溫度和密度沿程變化規(guī)律,建立隧道火災(zāi)網(wǎng)絡(luò)模擬的數(shù)學(xué)模型,提出在隧道火災(zāi)排煙網(wǎng)絡(luò)模擬時(shí)應(yīng)以質(zhì)量流量替代體積流量和風(fēng)機(jī)性能的修正方法,研究了隧道火災(zāi)煙氣流動(dòng)模擬的數(shù)值方法,綜合分析地鐵隧道火災(zāi)的熱阻效應(yīng)、煙囪效應(yīng)及煙流狀態(tài)對(duì)地鐵排煙風(fēng)機(jī)排煙能力的影響。研究方法和結(jié)果為地鐵隧道火災(zāi)煙氣控制和事故應(yīng)急處理決策提供科學(xué)依據(jù)。