公路隧道機(jī)械排煙和細(xì)水霧耦合滅火效果研究.pdf

1、作為在時間和空間上失去控制的主要危害之一，火災(zāi)帶給人們巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。而隧道火災(zāi)由于其獨(dú)特的空間特性，一旦發(fā)生，隧道內(nèi)濃煙密布和遠(yuǎn)離消防大隊(duì)等原因?qū)馂?zāi)撲滅造成很大程度的影響。細(xì)水霧作為近年來出現(xiàn)的替代性環(huán)保滅火劑，發(fā)展迅速，與其他系統(tǒng)的聯(lián)動控制使得細(xì)水霧在能夠在有效時間內(nèi)抑制火災(zāi)、控制火情的進(jìn)一步蔓延。FLUENT通過對火災(zāi)偏微分方程組進(jìn)行數(shù)值求解來得到火災(zāi)過程中特性參數(shù)的空間及時間分布，可以模擬火災(zāi)發(fā)生時煙氣的溫度及濃度變

2、化過程，為研究相應(yīng)的消防設(shè)施對火災(zāi)的抑制提供理論幫助。應(yīng)用FLUENT研究細(xì)水霧的優(yōu)化參數(shù)設(shè)計(jì)及與機(jī)械排煙設(shè)備的聯(lián)動控制顯得尤為重要。
　　本文選擇戊烷和庚烷作為火源燃料，采用非預(yù)混燃燒模型，在單室和隧道情況下，研究不同工況下施加細(xì)水霧對整個空間內(nèi)溫度和煙氣濃度的變化情況，分析不同細(xì)水霧流量、噴霧方式、霧滴粒徑及排煙方式對火場內(nèi)溫度場和濃度場產(chǎn)生的影響。
　　(1)借助細(xì)水霧滅單室非正下方火源時火源遠(yuǎn)端的溫度隨時間變化的數(shù)據(jù)

3、，進(jìn)行對比驗(yàn)證，證明FLUENT進(jìn)行細(xì)水霧滅火降溫的可靠性，分析誤差原因。在對比驗(yàn)證模型的基礎(chǔ)上，設(shè)置火源功率為60Kw,改變模擬工況，得出結(jié)論:采用下噴方式，當(dāng)其粒徑為100μm，保證細(xì)水霧流量或流速任一變量恒定，細(xì)水霧流量或流速的增加都會減少細(xì)水霧對火災(zāi)的抑制時間，同比例增加的流量或流速，流速產(chǎn)生的抑制效果要優(yōu)于流量;當(dāng)改變下噴細(xì)水霧粒徑為300μm時，選擇最優(yōu)流量及流速，發(fā)現(xiàn)細(xì)水霧對火源的抑制效果總體上要低于100μm細(xì)水霧;側(cè)噴

4、方式下，粒徑為100μm，最優(yōu)流量及流速，火源根部受到細(xì)水霧的冷卻效果并不強(qiáng)烈，很難對整個火場空間降溫滅火。
　　(2)穩(wěn)態(tài)模擬的公路隧道模型下，分析不同細(xì)水霧霧化錐角對火場空間的溫度場影響，得出90°時，細(xì)水霧對整個火場的控火效果最優(yōu);當(dāng)細(xì)水霧與縱向排煙耦合使用時，排煙與細(xì)水霧的耦合使用可以有效降低火場溫度和排除有毒煙氣，效果要優(yōu)于單獨(dú)施加細(xì)水霧工況，但排煙風(fēng)速會對流量較小的細(xì)水霧滅火產(chǎn)生負(fù)面影響。
　　(3)模擬不同機(jī)械

5、排煙工況與細(xì)水霧的耦合作用對隧道空間溫度場及煙氣濃度產(chǎn)生的影響，結(jié)果表明:頂部排煙耦合細(xì)水霧對隧道空間的溫度場及煙氣濃度的控制效果要優(yōu)于單獨(dú)施加細(xì)水霧，可以降低煙氣層厚度，但可能會產(chǎn)生煙氣的倒流及溫度場漩渦?？v向通風(fēng)的效果要優(yōu)于頂部排煙，進(jìn)口端通風(fēng)的送入使得高溫?zé)煔庠谕屏Φ那闆r下向出口端排出，防止煙氣倒流，但會影響細(xì)水霧霧滴的運(yùn)動軌跡及對火源的抑制效果。縱向通風(fēng)+下游頂部排煙效果最優(yōu)，結(jié)合前面兩種排煙工況的優(yōu)點(diǎn)，同時使得隧道空間內(nèi)溫度及