地鐵隧道火災(zāi)中回燃現(xiàn)象的模擬研究.pdf

1、隨著城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，地鐵系統(tǒng)以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)成為最重要的城市交通工具之一。同時(shí)，地鐵安全隱患也增加，各種事故和災(zāi)害呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。其中以地鐵火災(zāi)最具可能性和危害性，成為地鐵安全問題的關(guān)注焦點(diǎn)和研究熱點(diǎn)。本文結(jié)合國(guó)家科技部重大基礎(chǔ)研究前期專項(xiàng)研究項(xiàng)目“地鐵火災(zāi)過程的非線性相似性規(guī)律和模化方法的研究”的研究?jī)?nèi)容，采用理論分析、模型實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法對(duì)地鐵隧道火災(zāi)回燃這一典型非線性現(xiàn)象開展研究。主要研究?jī)?nèi)容是： (1)從理論上分

2、析地鐵隧道火災(zāi)中存在回燃現(xiàn)象的可能性。通過對(duì)腔室火災(zāi)回燃產(chǎn)生條件進(jìn)行分析和對(duì)地鐵隧道火災(zāi)回燃模型實(shí)驗(yàn)進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)腔室火災(zāi)回燃現(xiàn)象與地鐵隧道火災(zāi)回燃現(xiàn)象之間既類同又存在一定差別。根據(jù)模型實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，參考目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于腔體回燃的研究成果，結(jié)合地鐵隧道自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及隧道火災(zāi)的特征，可以初步確定地鐵隧道火災(zāi)中可能存在回燃現(xiàn)象，腔體回燃的研究結(jié)果不能直接應(yīng)用于地鐵隧道火災(zāi)回燃現(xiàn)象的研究。 (2)通過液體正庚烷燃燒的模型實(shí)驗(yàn)再現(xiàn)地鐵隧道

3、火災(zāi)回燃現(xiàn)象，驗(yàn)證了理論分析的正確性。并對(duì)產(chǎn)生回燃的臨界條件、點(diǎn)火延遲問題以及抑制手段進(jìn)行了研究。為了進(jìn)行隧道火災(zāi)回燃實(shí)驗(yàn)，對(duì)現(xiàn)有的1：8地鐵隧道火災(zāi)模型實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了改造。該裝置設(shè)有通風(fēng)排煙系統(tǒng)和風(fēng)量控制閥門，風(fēng)機(jī)采用變頻控制方式，可以提供不同的氣流條件。利用風(fēng)速傳感器、熱電偶傳感器、煙氣組分分析儀等測(cè)量模型內(nèi)的通風(fēng)風(fēng)量、煙氣溫度和組分濃度，數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)采集。同時(shí)，攝像系統(tǒng)記錄了燃燒——熄滅——回燃的整個(gè)過程。比較溫度、組分濃度等參數(shù)

4、對(duì)地鐵隧道回燃產(chǎn)生的影響，計(jì)算和分析表明：地鐵隧道回燃產(chǎn)生的決定性參數(shù)是模型內(nèi)的燃料揮發(fā)份的質(zhì)量百分比，當(dāng)它達(dá)到某一臨界值時(shí)，回燃必然產(chǎn)生；自然通風(fēng)時(shí)的點(diǎn)火延遲主要由可燃混合氣形成及其到達(dá)點(diǎn)火源所需要的時(shí)間引起；機(jī)械通風(fēng)時(shí)的點(diǎn)火延遲主要由點(diǎn)火源的溫度達(dá)到可燃混合氣的著火溫度所需要的時(shí)間引起；提高新鮮空氣的濕度可以抑制回燃的產(chǎn)生，新鮮空氣的溫濕度和通風(fēng)風(fēng)量之間存在優(yōu)化組合值。 (3)應(yīng)用突變理論對(duì)地鐵隧道火災(zāi)回燃的突變行為進(jìn)行分析

5、。根據(jù)本文的隧道回燃模型實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)合腔體回燃的研究成果，可以確定地鐵隧道回燃是一種典型的突變行為。進(jìn)一步分析回燃系統(tǒng)的控制參數(shù)和狀態(tài)參數(shù)的個(gè)數(shù)，發(fā)現(xiàn)隧道回燃系統(tǒng)有三個(gè)控制變量和一個(gè)狀態(tài)變量，從而確定了地鐵隧道回燃屬于燕尾突變，并進(jìn)一步在燕尾突變的分岔集上找到了工況點(diǎn)不可達(dá)區(qū)和工況區(qū)。 (4)采用CFD軟件PHOENICS對(duì)地鐵隧道回燃前的煙流分布進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算，得到了回燃前在自然通風(fēng)和強(qiáng)迫通風(fēng)條件下的煙氣速度場(chǎng)、溫度場(chǎng)和煙