車輛阻塞效應(yīng)下隧道火災(zāi)煙氣溫度及煙氣逆流長度變化規(guī)律研究.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟社會發(fā)展和土地資源的不斷開發(fā)和利用，近年來建立的公路隧道數(shù)量越來越多。隧道由于其狹長的空間構(gòu)造特性，一旦發(fā)生火災(zāi)，煙氣將迅速蔓延并且隧道內(nèi)的溫度很高，有毒氣體不易擴散而積聚，容易造成大量的人員傷亡和財產(chǎn)損失，同時對于人員疏散和滅火救援也十分不利。
　　近年來國內(nèi)外發(fā)生的的多起重特大隧道火災(zāi)引起了社會對于隧道火災(zāi)安全的廣泛關(guān)注。隧道火災(zāi)的研究對于預防隧道火災(zāi)的發(fā)生和減小事故損失有著重要意義。前人關(guān)于隧道火災(zāi)方面的研究體系

2、已逐漸趨于成熟，已有大量文獻研究了隧道的橫截面尺寸、隧道縱向坡度、火源功率、火源位置、縱向通風風速對隧道的近火場的火焰傾角、火焰高度、頂棚煙氣縱向溫度分布、頂棚煙氣的最高溫度、臨界風速的影響，得到了很多經(jīng)驗性的結(jié)論。本文通過文獻調(diào)研發(fā)現(xiàn)關(guān)于隧道內(nèi)車輛阻塞效應(yīng)的研究很有限，目前主要涵蓋了障礙物的橫截面積變化，障礙物和火源之間的距離變化，以及障礙物陣列形式分布等對隧道內(nèi)火災(zāi)煙氣最高溫度和臨界風速的影響。而實際隧道火災(zāi)中，車輛的分布情況多種多

3、樣，火源的相對位置也多種多樣，而在障礙物影響下，同時改變火源高度和橫向火源位置的研究前人并沒有涉及。因此本文以此為切入點進行分析，通過數(shù)值模擬方法對車輛阻塞效應(yīng)下的隧道火災(zāi)煙氣溫度及煙氣逆流長度的變化規(guī)律進行了研究。主要分兩種車輛阻塞效應(yīng)討論:1輛車輛阻塞;2輛同車道車輛阻塞。系統(tǒng)研究障礙物存在條件下，火源高度、橫向到側(cè)壁的距離以及縱向通風對隧道頂棚下方縱向溫度分布和煙氣逆流長度的影響。主要結(jié)果表明:
　　當隧道存在車輛障礙物阻塞

4、時，空氣或者煙氣流經(jīng)的橫截面面積變小，局部的風速變大，從而影響了隧道內(nèi)空氣或煙氣的流速。兩種障礙物阻塞情況下，隨著火源高度的增大，頂棚煙氣溫度也逐漸升高。2個車輛障礙物相比于1個車輛障礙物阻塞的情況頂棚煙氣溫度更低，主要是由于2個障礙物時局部風速更大，煙氣能卷吸更多的新鮮空氣，從而降低了頂棚煙氣溫度。
　　在有縱向通風的隧道中，煙氣逆流長度主要受到水平慣性力和強制通風兩個作用力的影響。當1個車輛障礙物阻塞在車道中并著火時，煙氣逆流

5、長度隨著火源高度的升高而增大，此時，水平慣性力在煙氣逆流中起主要控制作用;當2個車輛障礙物阻塞在同一車道中，間隔1m，且下游阻塞車輛障礙物為著火車輛時，煙氣逆流長度隨著火源高度的升高而減小，此時，強制通風在煙氣逆流中起主要控制作用。
　　當橫向火源距離貼近側(cè)壁時，隧道頂棚煙氣平均溫度有所上升。這主要是由于火源貼近墻壁，增強的火羽流卷吸空氣受限使得未然氣體只能移動更遠的距離才能燃燒完，因此煙氣羽流的溫度較大。
　　隨著隧道縱向