一旦长曲线隧道发生火灾时,冷烟流和热空气的混合导致动荡由于曲率的影响。这种现象会导致更大的热压力差在火灾源和温度场大大超过连续的隧道。纵向流动的空气沿墙失去很多速度曲线隧道由于大规模壁摩擦。在相同的灭火条件下,连续曲线隧道,隧道纵向通风有不同的要求。因素,如隧道曲率,纵向通风操作时间,和通风速度都是为了调查评估纵向通风的影响参数对细水雾的灭火效果曲线隧道。细水雾的灭火效果耦合曲线的纵向通风隧道通过数值模拟,研究了通风操作时间的推荐值和曲线隧道通风速度水雾系统的参与。结果表明,(1)细水雾的灭火效果随曲率的增加在纵向通风和(2)防火效果最好时,水雾在弯曲和纵向通风隧道通风速度应该大于2米/秒。
山隧道往往表现为穿越深谷和高山。为了避免遍历克服不利的地质和地形高程差异大,更多的曲线隧道已经出现。曲率从1/254到1/3000不等。隧道火灾是最危险的灾难以来操作期间大量的热,有毒烟雾产生的火,这严重影响安全的乘客和衬砌结构的稳定性。此外,烟雾扩散曲线隧道技术是相当不同的连续的隧道由于曲率之间的相互作用和离心力。
弯曲的隧道,大量的研究已经进行的限制和控制吸烟。钟等。
然而,只有抓住烟雾扩散定律在弯曲隧道来指导工程实践是不够的。随着隧道烟气控制的深入,水雾灭火系统已逐渐成为辅助隧道消防措施。因此,大量的研究已经进行了基于水雾系统。布兰查德et al。
然而,上述研究的研究对象主要是直的隧道。越来越少的耦合研究弯曲隧道。过量空气降低灭火效率,但适当的通风可以稍微提高火燃烧,进一步加强水雾冷却的效果。可燃物的不完全燃烧会产生一氧化碳和烟雾,形成一层厚,浓密的烟雾。热烟气层由细滴几乎渗透,但可以降低烟尘浓度的稀释空气和燃料的完全燃烧。这种效应使水滴实现火灾。与此同时,对流传热和辐射衰减引起的新鲜空气在减少辐射热发挥他们的积极作用反馈可燃物的烟。当水雾系统和通风系统在隧道,同时使用一个复杂的水雾,火,和通风耦合形成,主要影响灭火。有许多情况下,同时使用两种系统,通风系统纵向通风。具体工程的结果如表所示
目前的研究主要集中在探索在线性公路隧道纵向通风的影响在水雾灭火
火灾动力学仿真软件(FDS)是一种常用的火灾模拟工具,它可以综合考虑火灾烟流的各种流程。FDS也可以实现两相流的耦合模拟,吸烟,和颗粒。采用大涡模拟湍流模型在这个FDS数值计算。FDS的主要控制方程(
质量守恒定律:
动量守恒:
能量守恒:
保护物种:
喷雾特性是由一组参数,包括流体热特性、液滴大小分布、喷雾特性。在FDS喷雾模型中,拉格朗日粒子用于表示水滴。液滴尺寸分布是由对数正态分布和泊松分布:
汽相的质量和能量转移公式或滴如下:
基于Jinjiazhuang隧道的实际尺寸,建立了数值模型,和曲率是1/860,1/500,而直。数值模型的大小是300 m×13米×8.7米(长×宽×高)。水雾喷嘴的高度是5米,和相邻喷嘴之间的距离是3米。水雾灭火区域的总长度是50米。喷嘴是10 m / s的速度,流量是15 L / min。喷嘴工作压力是12 MPa,水雾液滴的直径是300 模拟环境温度是20°C,进口和出口的边界条件设置为“开放。“入口边界条件改为“供应”代表在隧道纵向通风。
90年代水雾系统被激活后点火,可见性和温度测量浓度点排列在人眼的高度从地面(2.0米)和拱顶的高度。每1秒的可见性和温度记录。图 考虑到曲率半径,纵向通风的速度,纵向通风的开放时间,和其他因素,21个工作条件设计,如表所示
在FDS火灾模拟,网格的大小决定了仿真结果的准确性。随着网格数量的增加,计算结果更准确,但计算时间也在不断增加。因此,网格的大小通常是由火灾特征直径D
热释放率的关键因素是直接影响火灾特点。30 MW火力,D的价值 图
验证的正确性FDS计算,一个小规模的隧道纵向排烟和高压水雾耦合实验模型,Zhang et al。 FDS的比较计算结果和模型试验结果如图 张等人观察到温度和结果通过FDS复制。
细水雾具有更稳定的形式没有机械通风,发挥更好的作用在阻止烟雾和显著降低温度。然而,水滴的运动将大大干扰开放纵向通风。水滴落到下游道路在很长一段距离,减少烟绝缘和冷却的效果。一般来说,气流更可能被打扰一个小粒度的作用下强制通风。干扰导致液滴的速度不稳定,减少液滴的势头,对灭火有不利影响。
图 不同高度的温度变化曲率1/500和1/860的地下隧道纵向通风速度不同。(a)曲率1/500隧道拱顶温度的变化在不同纵向通风速度和曲率1/860隧道拱顶温度的变化在不同纵向通风速度。(b)眼睛高度温度变化曲率1/500隧道在不同纵向通风速度和变化的眼睛高度温度曲率1/860隧道在不同纵向通风速度。
隧道的温度变化曲线的曲率在不同高度的纵向风速1/500人类的眼睛是图所示
公路隧道火灾的烟雾产生一个非常高的温度。衬,高温将导致混凝土衬砌结构破裂,这将影响衬砌结构的安全。人,火焰的热辐射导致烧伤。因此,有必要开展研究的温度变化在眼睛的高度和拱顶的高度耦合下的隧道火灾,水雾,纵向通风。
温度在不同曲率下拱顶的高度。(一)直接隧道。(b)曲率1/500隧道。(c)曲率1/860隧道。
120年代降温效果的情况下纵向通风条件优于没有纵向通风,这表明,打开纵向通风对减少温度有显著影响隧道。如图 水雾水滴轨迹的隧道。(一)没有纵向转变。(b)下游的转变。
在每个截面温度场变化的计算条件11。
根据NFPA-15,喷水应当被认为是有效的任何一个或组合的下列目标:(1)火灾的灭火;(2)控制的燃烧;(3)接触保护;(4)预防火灾。数据 热释放率的变化在不同曲率和时间控制火灾。(一)直接隧道。(b)曲率1/500隧道。(c)曲率1/860隧道。(d)控制火所需时间。
通过比较分析,发现,风扇的开始时间之前,灭火时间短,效果明显。直下的风机的启动时间和曲线隧道有不同影响灭火所需的时间。在曲线隧道消防时间随曲率的增加。曲率1/500隧道,控制火减少所需的时间从220年代到190年代与推进开放120年代到90年代的纵向通风。这是因为墙抵抗吸烟的隧道曲率增加而增加。火灾的热释放率来源将会增加手术后在短时间内通风的模拟条件,表明纵向通风加速影响石油和火灾的热释放率。
大规模生产的火灾烟雾,烟雾中含有大量的有毒、有害气体和灰尘,导致受害者经验中毒的生理现象。蔓延高温烟掩盖了人们的视线,大大减少了疏散的速度。相关研究表明,隧道的火灾风险的关键条件如下:
2.0米的身高,特点是人眼的隧道,烟气温度不超过60°C
的高度2.0米,人眼的能见度小于10米
图 速度场在人眼高度平面上。
与直隧道相比,侧壁的烟气速度降低结果的影响曲线隧道侧壁,中心和烟速度较高。
图 纵向温度分布在眼睛高度。(一)温度场在人眼的高度。(b)温度曲线在眼睛高度2米/秒的通风速度。
如图
可见性成反比碳颗粒的浓度在一个火灾场景。公司和煤烟颗粒都与不完全燃烧产生的。烟气扩散的过程中,CO的浓度和烟尘粒子将被稀释到一个稳定的程度。
如图 可见在眼睛高度的纵向分布。(一)能见度变化曲线在人眼高度在不同纵向通风速度。(b)能见度曲线在眼睛高度2米/秒的通风速度。
火的好处的环境控制和水雾冷却曲线隧道火灾是显而易见的,现在分析与基于Jinjiazhuang隧道纵向通风。大量的数值模拟进行了考虑曲率因素,纵向通风系统的操作时间,纵向通风速度。细水雾的灭火作用耦合纵向通风在不同因素进行了定量分析。研究的结论可以总结如下:
曲率耦合纵向通风速度的仿真结果表明,曲率越大,温度越高能见度越低,这是不利于人员的安全疏散。在同样的曲率,纵向通风速度越高,温度越低的隧道。但高温危险区域附近的发射源短通风2米/秒的速度。因此,建议纵向通风速度应该是2 m / s时,水雾。
通过比较分析曲率耦合纵向通风操作时间,可以得出结论,曲率越大,越需要消防时间。在同样的曲率,建议同时开放的纵向通风和水雾在90年代。
Jinjiazhuang隧道与曲线的仿真结果表明,纵向通风推荐值应该是1/860超过2 m / s对烟气冷却和人疏散。建议纵向通风和水雾系统同时运作,以防火灾。
使用的数据来支持这个研究的发现可以从相应的作者。
作者宣称没有利益冲突。
这项工作是经济上的资助支持河北省高速公路燕庄建设办公室(批准号yc - 201903)。