基于CFD模擬分析的大斷面公路隧道汽車火災(zāi)溫度特性研究.pdf

1、近年來世界各國頻繁發(fā)生重大公路隧道火災(zāi)，使隧道防火成為國際上消防研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問題。隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時(shí)產(chǎn)生的高溫、高熱及大量腐蝕性燃燒氣體往往會危及到隧道內(nèi)人員的安全，導(dǎo)致隧道內(nèi)車輛、物資及隧道本身設(shè)施的毀損。同時(shí)，火災(zāi)還會破壞隧道結(jié)構(gòu)，降低隧道整體的穩(wěn)定性。 本文采用CFD數(shù)值模擬技術(shù)，以上海長江隧道為應(yīng)用實(shí)例，對汽車火災(zāi)時(shí)大斷面公路隧道內(nèi)溫度特性，包括隧道內(nèi)拱頂最高溫度，溫度一時(shí)間曲線，縱向、水平向及橫向溫度分布規(guī)律進(jìn)行了研

2、究。隧道CFD模型采用縱向通風(fēng)方式，同時(shí)綜合考慮了不同火災(zāi)荷載、不同通風(fēng)風(fēng)速對隧道內(nèi)溫度特性的影響，共設(shè)定10個(gè)數(shù)值模擬場景。 通過CFD數(shù)值模擬研究得到的主要研究成果包括： 1、火災(zāi)時(shí)，隧道內(nèi)水平向溫度分布呈三段式分布特征：在火區(qū)下游的開始段距離范圍內(nèi)，中心區(qū)域溫度明顯低于分布在兩側(cè)的溫度的“兩側(cè)高溫段”。然后接下來的一段距離發(fā)展為中心區(qū)域溫度比兩側(cè)溫度稍高些的“中心高溫段”。最后剩下的至出口范圍溫度分布才趨于均勻的“

3、均勻段”。各段內(nèi)的最高溫度與最低溫度間的溫差均隨通風(fēng)速度的增加而減小。 2、隧道結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)應(yīng)考慮其內(nèi)部可能達(dá)到的最高溫度、升溫特性以及結(jié)構(gòu)體的火災(zāi)行為，確定相適應(yīng)的設(shè)定火災(zāi)規(guī)模與溫度一時(shí)間曲線。對于中小型火災(zāi)，隧道的防火設(shè)計(jì)應(yīng)采用IS0834-標(biāo)準(zhǔn)溫度時(shí)間曲線。對于大型火災(zāi)(50MW)，應(yīng)分為兩種情況考慮：(1)當(dāng)通風(fēng)風(fēng)速為3m/s、4m/s時(shí)，隧道的防火設(shè)計(jì)應(yīng)采用適用于開敞環(huán)境的碳?xì)淝€；(2)當(dāng)通風(fēng)風(fēng)速為5m/s時(shí)，隧道的