防烟空气幕在地下建筑中的实验研究

论文摘要

随着城市人口的急剧增加,城市用地问题变得越来越复杂,地下空间的开发和利用在现代城市开发所占的比例越来越大,但是由于地下建筑的特殊性,发生火灾时烟气流动复杂,人员疏散困难。论文首次提出在地铁隧道中应用空气幕技术,阻止烟气气流以保障火灾时期人员安全逃生。建立了地铁火灾烟气流动模型,以及空气幕流场压力数学模型。对着火点发生在站台情况进行模拟,分别设置不同的空气幕射流速度,从模拟图中可以很清晰的看到空气幕将烟流成功阻隔,且空气幕的射流在楼梯口的后面形成的涡流为新鲜空气流对人员没有任何伤害,因此在楼梯口设置空气幕比较成功。列车在隧道中行驶发生火灾时,在隧道中设置多道空气幕,发生事故时启动空气幕。从模拟图中可以看到空气幕能够有效的将隧道断面封闭,同时引导人们走出高温烟流区域,穿越空气幕即为安全地带。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题的研究背景
• 1.2 地铁的发展历程
• 1.2.1 地铁的创立期
• 1.2.2 初期发展期
• 1.2.3 迅速发展期
• 1.2.4 成熟期
• 1.3 国内外地铁火灾的特点及其事故分析
• 1.3.1 国内外地铁火灾事故案例
• 1.3.2 地铁火灾特点
• 1.4 国内外地铁火灾研究现状綜述
• 1.4.1 数值模拟研究
• 1.4.2 实验实测
• 1.4.3 模型实验
• 1.5 空气幕研究与应用现状綜述
• 1.6 本文研究的主要内容和研究的主要问题
• 2 火灾烟气特性及防排烟方式分析
• 2.1 烟气的物理特征及危害
• 2.1.1 烟气的特征
• 2.1.2 火灾烟气危害
• 2.2 烟气运移的典型现象
• 2.2.1 烟气羽流
• 2.2.2 顶棚射流
• 2.3 火灾烟气运移规律的研究
• 2.3.1 燃烧产生的浮力作用
• 2.3.2 建筑物内外温度差产生的浮力
• 2.3.3 外部风造成的压力差
• 2.4 地铁排烟方式和排烟设施概述
• 2.4.1 现代地铁排烟方式概述
• 2.4.2 国内地铁通风和排烟设施概况
• 2.5 地铁站机械排烟有效性的研究
• 2.5.1 排烟系统的设置及比较
• 2.5.2 排烟口高度对机械排烟效率的影响
• 3 空气幕理论的应用研究
• 3.1 空气幕用途及分类
• 3.2 空气幕计算方法
• 3.2.1 自然通风法
• 3.2.2 流场叠加计算法
• 3.2.3 弯曲模量
• 3.2.4 实验数据法
• 3.2.5 总压差计算法
• 3.3 空气幕安装布置形式及运行取风方式
• 3.3.1 安装布置方式
• 3.3.2 取风方式
• 3.4 空气幕隔断风流有效压力理论研究
• 3.4.1 单机空气幕隔断气流理想有效压力
• 3.4.2 多机并联空气幕截断气流的理想有效压力
• 3.4.3 循环型空气幕截断气流的有效压力
• 3.5 防烟空气幕设计需要解决的几个问题
• 3.5.1 风机叶片角度θ的取值
• 3.5.2 空气幕最优射流出口断面的确定
• 4 地铁站台应用空气幕防止烟气扩散的数值模拟
• 4.1 地铁站的物理模型
• 4.2 站台发生火灾时机械通风排烟模式及其模型
• 4.3 站台层发生火灾时，烟气蔓延的数值模拟
• 4.3.1 烟气沿楼梯蔓延过程的受力分析
• 4.3.2 烟流在楼梯口自由蔓延模拟分析
• 4.3.3 着火点位于站台中部时，楼梯口设置空气幕的数值模拟
• 4.3.4 空气幕隔断风流的有效压力数学模型
• 4.3.5 空气幕在楼梯口应用的模拟分析
• 5 地铁隧道火灾时应用空气幕的研究
• 5.1 地铁长隧道中列车运行时临界风速及产生压力的研究
• 5.2 选取模型的基本参数
• 5.3 列车火灾的运行指示图
• 5.4 地铁隧道的物理模型
• 5.5 模拟的初始条件和边界条件
• 5.6 模拟结果分析
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 本文创新点
• 6.3 展望
• 硕士期间发表的论文及参与科研项目
• 致谢
• 参考文献