双洞长大公路隧道火灾事故通风数值模拟研究

论文题目: 双洞长大公路隧道火灾事故通风数值模拟研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 供热,供燃气,通风及空调工程

作者: 张发勇

导师: 冯炼

关键词: 公路隧道,火灾,纵向通风,三维数值模拟,通风组织

文献来源: 西南交通大学

发表年度: 2005

论文摘要: 双洞长大公路隧道一旦发生火灾,根据防灾与救援要求会开启两隧道间的部分横通道,此时整个隧道的通风网路风流状况对隧道防灾具有十分重要的作用。本文以采用纵向通风的秦岭终南山特长公路隧道为研究对象,采用计算流体力学(CFD)方法,在验证模拟计算结果正确性的基础上,对隧道发生火灾后不同的横通道开启方式下的通风网络的风流、温度、压力分布以及高温烟气扩散进行了三维数值模拟。对两条隧道间的横通道在不同开启方式时的火灾烟气控制效果进行了评估,并在此基础上提出了双洞长大公路隧道发生火灾时的通风组织建议。 论文介绍了隧道火灾的特点、原因、危害以及隧道火灾通风原则和研究现状;根据火灾过程中状态参数变化所遵循的守恒定律及化学反应定律,建立了隧道火灾通风的三维物理数学模型;采用有限体积法,对模型的控制微分方程进行了离散化处理,应用SIMPLE算法进行求解;在验证模拟计算结果正确性的基础上,对不同的横通道开启方式时的通风方案效果进行了三维数值模拟;详细分析了不同的横通道开启方式下隧道内气流流动、温度和压力等参数的分布情况;分析了火灾发生点距上游最近横通道距离对火灾烟气控制效果的影响;对火区下游的横通道开启后对火灾烟气控制的影响进行了研究。 通过分析,论文总结了横通道风流方向和风速大小对隧道内火灾烟气控制的影响,在对各通风方案效果进行评估的基础上,对秦岭终南山隧道发生火灾后的通风方案进行了优化,提出了双洞长大公路隧道发生火灾时的通风组织建议。同时,以隧道防灾为目的,综合各通风方案模拟计算结果,针对火灾时期需要开启火区下游的横通道情形,提出了相关的通风方案,即非火灾隧道两端和火灾隧道上游均向火灾发生段送风。模拟计算显示,该通风方案可以达到对火灾烟气的有效控制。

论文目录:

第1章 绪论

1．1 课题研究背景

1．1．1 隧道火灾产生的原因

1．1．2 隧道火灾特点

1．1．3 隧道火灾的危害

1．2 隧道火灾通风简介

1．2．1 公路火灾事故通风原则

1．2．2 公路隧道通风方式及防灾特点

1．3 隧道火灾研究现状

1．3．1 隧道火灾数值模拟国内外研究现状

1．3．2 存在的不足及问题的提出

1．4 本文研究内容和方法

第2章 隧道火灾通风数学物理模型

2．1 基本守恒方程组的建立

2．1．1 多组分气体的基本关系式

2．1．2 化学反应动力学的基本定律

2．1．3 控制微分方程组

2．2 湍流模型

2．2．1 湍流结构及机理

2．2．2 受浮力影响的湍流模型

2．2．3 湍流燃烧模型

2．2 辐射换热模型

2．3 初始条件与边界条件

第3章 数值模拟方法与计算方法验证

3．1 离散方程组的建立

3．1．1 计算区域的离散化

3．1．2 控制方程的离散化

3．2 代数方程组的求解方法

3．2．1 SIMPLE算法

3．2．2 SIMPLE算法的特点

3．3 模拟计算方法的验证

第4章 秦岭终南山特长公路隧道火灾通风数值模拟

4．1 火灾模型试验简介

4．2 计算模型简介

4．2．1 计算几何模型及计算工况

4．2．2 火灾规模的确定

4．3 火区上游开启两个横通道计算结果分析

4．3．1 火源距上游最近横通道100m

4．3．2 火源分别距上游最近横通道70m和30m

4．3．3 火灾发生在下行线隧道横通道出口

4．4 开启三个横通道计算结果分析

4．4．1 火区上游开启三个横通道

4．4．2 火区上游开启两个横通道且火区下游开启一个横通道

4．5 本章小结

第5章 秦岭终南山隧道火灾事故通风方案效果评析

5．1 高温有毒烟流对人员逃生的危害

5．2 终南山隧道火灾模式下疏散救援组织

5．3 横通道与防灾救援

5．4 通风方案效果评估

5．4．1 火区上游开启两个横通道

5．4．2 火区上游开启三个横通道

5．4．3 火区上、下游分别开启两个横通道和一个横通道

5．5 通风方案优化

5．5．1 火区下游无横通道开启

5．5．2 火区下游开启横通道

5．6 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

发布时间: 2005-08-16

参考文献

• [1].双洞长大公路隧道火灾模式下的通风组织研究[D]. 曹智明.西南交通大学2003
• [2].长大公路隧道热环境特性及影响因素研究[D]. 王晓亮.长安大学2018
• [3].长大公路隧道火灾仿真及通风控制策略研究[D]. 李嘉麟.兰州交通大学2017
• [4].长大公路隧道运营安全仿真分析与评价研究[D]. 宣燕会.石家庄铁道大学2017
• [5].长大公路隧道运营事故分析及安全评价研究[D]. 刘洪亮.中南大学2009
• [6].长大公路隧道火灾研究[D]. 闫治国.西南交通大学2002
• [7].长大公路隧道火灾通风三维数值模拟研究[D]. 王婉娣.西南交通大学2004
• [8].长大公路隧道火灾集中通风排烟方式系统研究[D]. 刘明.中南大学2009
• [9].地铁联络横通道交叉隧道结构列车振动响应分析[D]. 吴聪.西南交通大学2018
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相关论文

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• [2].带竖井特长公路隧道的火灾通风数值模拟[D]. 王泽宇.西南交通大学2006
• [3].隧道通风和火灾报警系统研究[D]. 孙巧燕.长安大学2002

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