论文摘要
公路隧道火灾时由于其突发性,火势发展迅速,火灾燃烧时产生大量有毒有害的气体和热量。本文应用FDS软件进行数值模拟,分析公路隧道机械通风方式对细水雾灭火的有效性。首先研究不同油盆空间位置条件下,细水雾不同喷射角度对公路隧道油火的灭火效果,为受限狭长空间内细水雾灭火设计提供依据.对比分析了燃料表面平均温度、油盆正上方4m处温度变化曲线,烟气层高度,隧道内1.5m高度CO体积分数.得出当火源处于细水雾喷头正下方时灭火最为有效,细水雾喷头喷射角度增加为30°～90°时灭火效果改善。当隧道内火源处于不同位置时,细水雾灭火效果不同,随着细水雾喷头与火源水平距离不断增大灭火效果越差。通过改变细水雾喷头喷射角度,扩大细水雾喷头保护范围,有利于扑灭火源距离细水雾喷头较远的火灾。分析公路隧道排烟与细水雾共同作用下,对不同功率火灾的灭火效果,并着重讨论不同排烟时间对细水雾灭火的影响。分别对公路隧道4MW和2.5MW功率火灾模拟,设定排烟60s、120s、150s启动。对火源热释放速率变化、火源根部温度及1.5m高度CO体积分数进行分析。得出公路隧道火灾功率为4MW时,开启排烟有助于隧道细水雾灭火,排烟与细水雾同时启动工况的灭火效果最佳。火灾功率为2.5MW时,排烟与细水雾同时启动工况的灭火时间最短,60s开启排烟工况灭火效果优于150s排烟工况。排烟与细水雾耦合作用对隧道火灾灭火效果的影响因火灾功率不同而异。尽管排烟启动时间不同,对细水雾灭火效果的影响各异,但总的来说,排烟对隧道内烟控效果有利。模拟公路隧道通风条件下细水雾灭油池火,设定公路隧道内通风开启时间分别为60s、120s、150s。分析公路隧道分别采用纵向通风及顶部排烟时,对细水雾灭火效果的影响,着重讨论两种通风模式下细水雾的灭火机理,公路隧道内烟气流动状态。模拟结果表明,公路隧道纵向通风时细水雾灭火效果优于隧道顶部排烟工况,但对细水雾滴横向速度影响较大。隧道顶部排烟对细水雾滴竖向速度产生较大影响,导致细水雾滴对火羽流穿透性降低。公路隧道顶部排烟的烟控效果明显好于纵向通风。
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摘要Abstract第一章 绪论1.1 课题研究背景1.1.1 课题研究的意义1.1.2 公路隧道火灾特征及危害1.1.3 细水雾灭火系统的特点1.1.4 细水雾及喷头特征参数1.2 国内外研究现状1.2.1 细水雾灭火机理研究1.2.2 公路隧道通风对火灾烟气流动影响1.2.3 细水雾与烟气的相互作用1.3 课题研究内容与方法1.3.1 课题的研究内容1.3.2 课题的研究方法第二章 细水雾灭火耦合机械通风数值模拟理论基础2.1 水力模型2.1.1 状态方程2.1.2 扩散项2.2 燃烧模型2.2.1 混合物燃烧模型2.2.2 DNS 有限速率反应2.3 热辐射模型2.4 细水雾模型2.4.1 水滴的尺寸分布及运动轨迹2.4.2 水滴与热辐射相互作用2.4.3 水灭火模型2.5 数值算法2.6 网格的划分2.7 边界条件的设定第三章 细水雾喷射角度对公路隧道火灾的灭火效果3.1 公路隧道细水雾灭火模型的建立3.2 模拟工况的确定3.3 细水雾喷射角度为20°～70°时的灭火效果3.3.1 火源释热速率及火源根部平均温度3.3.2 隧道内温度分布3.3.3 隧道内温度分布3.3.4 隧道内烟气流动状态3.4 细水雾喷射角度为30°～90°时的灭火效果3.5 本章小结第四章 公路隧道排烟耦合细水雾灭火研究4.1 公路隧道排烟系统及细水雾灭火模型的建立4.2 隧道排烟对4MW 火灾细水雾灭火影响4.2.1 排烟启动时间对4MW 火灾灭火效果分析4.2.2 排烟启动时间对4MW 火源隧道烟气分布的影响4.3 隧道排烟对2.5MW 火源细水雾灭火影响4.3.1 启动排烟时间2.5MW 火灾灭火效果分析4.3.2 启动排烟时间2.5MW 火源隧道内温度及烟气分析4.4 本章小结第五章 公路隧道内机械通风作用下细水雾灭火机理分析5.1 公路隧道通风及细水雾灭火模型的建立5.2 不同通风方式对细水雾灭火效果的影响5.3 不同通风方式对公路隧道内烟气流动的影响5.3.1 公路隧道纵向通风抑制烟气逆流及对细水雾的影响5.3.2 公路隧道顶部排烟对烟气及细水雾的影响5.4 本章小结第六章 公路隧道细水雾灭火与机械通风耦合作用系统寻优6.1 模型的建立6.2 机械通风对细水雾灭火效果的影响6.3 机械通风对隧道内烟气流动的影响6.4 本章小结第七章 结论与展望7.1 结论7.2 展望参考文献作者简介作者在攻读硕士学位期间发表的学位论文致谢
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