地鐵列車(chē)對(duì)區(qū)間隧道火災(zāi)逆流煙氣輸運(yùn)特性影響的研究.pdf

1、鑒于地鐵隧道發(fā)生火災(zāi)時(shí)后果的嚴(yán)重性，研究地鐵隧道火災(zāi)的特征與規(guī)律，對(duì)于保障乘客的生命財(cái)產(chǎn)安全，維護(hù)地鐵的日常安全運(yùn)營(yíng)，減小由火災(zāi)造成的各項(xiàng)損失具有重要的意義。本文以揭示不同長(zhǎng)度的地鐵列車(chē)對(duì)區(qū)間隧道火災(zāi)逆流熱煙氣輸運(yùn)特性的影響機(jī)制為研究目標(biāo)，采用數(shù)值模擬、小尺寸實(shí)驗(yàn)和理論分析相結(jié)合的研究方法，從以下幾個(gè)方面進(jìn)行了研究工作:
　　一、使用火災(zāi)數(shù)值模擬軟件FDS搭建了全尺寸的地鐵區(qū)間隧道計(jì)算模型，通過(guò)在區(qū)間隧道內(nèi)緊鄰火源上游設(shè)置不同長(zhǎng)度

2、的地鐵列車(chē)，研究了在不同縱向通風(fēng)速率條件下火源上游隧道頂棚下逆流熱煙氣的溫度縱向分布規(guī)律。研究結(jié)果表明，當(dāng)火災(zāi)熱煙氣的逆流長(zhǎng)度超過(guò)地鐵列車(chē)的長(zhǎng)度時(shí)，逆流熱煙氣的溫度分布曲線在列車(chē)長(zhǎng)度處出現(xiàn)一個(gè)明顯的拐點(diǎn)，導(dǎo)致溫度的變化趨勢(shì)發(fā)生改變。將逆流熱煙氣的溫度進(jìn)行無(wú)量綱化處理以后發(fā)現(xiàn):當(dāng)?shù)罔F列車(chē)長(zhǎng)度相同時(shí)，逆流熱煙氣溫度衰減系數(shù)會(huì)隨著縱向通風(fēng)速率的增大而增大，且在地鐵列車(chē)堵塞區(qū)域內(nèi)的溫度衰減系數(shù)要比上游非堵塞區(qū)域內(nèi)的大;而當(dāng)縱向通風(fēng)速率相同時(shí)，兩

3、個(gè)區(qū)域內(nèi)逆流熱煙氣的溫度衰減系數(shù)沒(méi)有明顯變化，說(shuō)明此時(shí)不同長(zhǎng)度的地鐵列車(chē)對(duì)逆流熱煙氣溫度衰減系數(shù)的影響不明顯。
　　二、利用小尺寸隧道模型實(shí)驗(yàn)臺(tái)研究了不同長(zhǎng)度的地鐵列車(chē)對(duì)區(qū)間隧道火災(zāi)熱煙氣逆流長(zhǎng)度的影響。通過(guò)將地鐵列車(chē)模型放置在區(qū)間隧道模型中模擬了地鐵列車(chē)發(fā)生火災(zāi)無(wú)法繼續(xù)行駛?？吭趨^(qū)間隧道的情景，研究了區(qū)間隧道內(nèi)?？坑胁煌L(zhǎng)度的地鐵列車(chē)時(shí)，火災(zāi)煙氣逆流長(zhǎng)度隨火源燃燒功率和縱向通風(fēng)速率的變化規(guī)律。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，逆流熱煙氣會(huì)出現(xiàn)超越地

4、鐵列車(chē)?yán)^續(xù)向上游蔓延和無(wú)法超越地鐵列車(chē)這兩種現(xiàn)象。將熱煙氣的逆流長(zhǎng)度進(jìn)行無(wú)量綱化處理發(fā)現(xiàn):無(wú)量綱煙氣逆流長(zhǎng)度l*在地鐵列車(chē)堵塞區(qū)域和上游未堵塞區(qū)域內(nèi)隨無(wú)量綱火源——風(fēng)速組合量ln（Q*1/3/V*）的增長(zhǎng)率不相同。理論分析可知，地鐵列車(chē)的存在，導(dǎo)致列車(chē)堵塞區(qū)域內(nèi)的縱向風(fēng)速要比上游未堵塞空間內(nèi)的大，造成列車(chē)堵塞區(qū)域內(nèi)的縱向通風(fēng)阻力比較大，抑制了火災(zāi)熱煙氣的逆流蔓延。根據(jù)上游逆流熱煙氣的溫度衰減規(guī)律，采用基于溫度衰減的虛擬火源法，建立了不同

5、長(zhǎng)度地鐵列車(chē)影響下的區(qū)間隧道火災(zāi)煙氣逆流長(zhǎng)度預(yù)測(cè)模型。
　　三、利用火災(zāi)數(shù)值模擬軟件FDS搭建了全尺寸的地鐵區(qū)間隧道，研究了不同長(zhǎng)度的地鐵列車(chē)對(duì)區(qū)間隧道火災(zāi)臨界縱向通風(fēng)速率的影響。地鐵列車(chē)的存在改變了區(qū)間隧道內(nèi)縱向通風(fēng)流場(chǎng)的結(jié)構(gòu)特征，對(duì)隧道火災(zāi)的臨界縱向通風(fēng)速率產(chǎn)生了影響。研究結(jié)果表明:無(wú)量綱的臨界縱向通風(fēng)速率主要受到障礙物堵塞率因子（1-φ）和無(wú)量綱火源功率Q*1/3的影響。通過(guò)對(duì)比有無(wú)地鐵列車(chē)時(shí)的隧道縱向通風(fēng)流場(chǎng)圖可知，地鐵列