水下大斷面公路隧道水霧作用下火災(zāi)煙氣特性研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展和技術(shù)的日益進步，一大批“超長化”、“大斷面”的跨江海水下隧道開始動工建設(shè)并陸續(xù)投入使用。隧道在為生活帶來便利的同時，其火災(zāi)隱患更加不容忽視。為了滿足對隧道火災(zāi)防治的要求，水霧滅火系統(tǒng)以其清潔、高效等特點開始在水下隧道中逐漸應(yīng)用，但目前關(guān)于隧道內(nèi)水霧滅火特性以及水霧作用下溫度場分布規(guī)律的研究仍然相對較少?；谇叭搜芯抗ぷ鞯牟蛔?，本文自行設(shè)計并搭建了水霧滅火-集中排煙-兩側(cè)供風(fēng)協(xié)同作用下隧道火災(zāi)實驗平臺，本文以柴油池火為

2、研究對象，采用小尺寸實驗為主、數(shù)值模擬技術(shù)為輔的研究方法，對于水霧作用下隧道溫度場分布規(guī)律、水霧滅火特性與強化作用、水霧-通風(fēng)協(xié)同作用下火災(zāi)煙氣特性等方面進行了研究，主要研究成果如下:
　　(1)隧道火源近域（相對）和火源遠域（相對）豎向溫度變化按照高度不同可分為溫度線性衰減區(qū)域和溫度相對穩(wěn)定區(qū)域;同時靠近隧道出口處受到內(nèi)外壓差和溫度差的影響，其豎向煙氣溫度為下降-上升-下降的三階段變化過程;無水霧條件和非控火水霧作用下隧道頂棚溫

3、度縱向變化遵循自火源正上方向左右兩側(cè)呈現(xiàn)自然指數(shù)衰減規(guī)律;控火水霧和短時滅火水霧作用下頂棚溫度呈現(xiàn)分段衰減規(guī)律;
　　(2)隨著水霧噴嘴壓力的增大，隧道火災(zāi)燃燒時間不斷減小，當超過臨界滅火壓力時可以實現(xiàn)短時滅火;在預(yù)燃時間小于臨界預(yù)燃時間時，水霧滅火時間隨預(yù)燃時間先減小后增大;在預(yù)燃時間超過臨界預(yù)燃時間時水霧滅火時間隨著預(yù)燃時間的增大而顯著增大，至某一值時短時滅火失效;此外數(shù)值模擬不同噴嘴特征參數(shù)下水霧降溫效果:第一級粒徑水霧＞第

4、二級粒徑水霧＞第三級粒徑水霧;實心錐水霧＞空心錐水霧;霧化夾角30°＞霧化夾角60°＞霧化夾角90°＞霧化夾角120°;
　　(3)只有噴嘴壓力超過某一臨界值時才會出現(xiàn)火焰強化作用;水霧對于火焰的強化作用分為瞬間弱度強化、間斷中度強化和連續(xù)強度強化三種程度，隨著預(yù)燃時間的增大，火焰強化程度不斷升級，其火災(zāi)危險性逐漸升高，膨脹性火焰、爆炸性火焰擴張范圍持續(xù)時間也不斷加大;
　　(4)水霧-通風(fēng)協(xié)同作用下羽流受到水霧豎向作用和通