论文总字数：26705字

摘 要

随着我国的长大隧道数量和隧道长度的不断增加以及公路交通的日益增大，公路隧道火灾事故的发生率以及危害不断增加，大量数据表明公路隧道在运营阶段频发的火灾事故造成了巨大的社会影响和经济损失。而隧道火灾造成危害的主要因素是火灾产生的伴有高温的有毒烟流。本文旨在混合通风模式不同条件下来研究烟气的特性，主要为能见度、浓度、温度三个因素。

本文利用计算机流体动力学中的一种模型FDS（Fire Dynamics Simulator），运用Pyrosim软件对隧道火灾进行数值模拟研究，探讨出不同混合通风模式下的烟气流动特性。通过模拟计算得出火灾规模为5时，不同工况下，隧道内的能见度随着时间逐渐变小，最后趋于定值；不同工况下，各距离上的温度和烟气浓度都是在火灾初期迅速升高，然后升高的变化率降低，直到火灾进入稳定状态时，浓度和温度趋于平稳；同一时刻离火源距离越远的温度就越低，并且同时温度的下降的变化率逐渐变小。

关键词：隧道 火灾 烟气 混合通风 数值模拟

Research on hybrid ventilation of tunnel fire

ABSTRACT

Along with the increasing number of grew up in the tunnel and tunnel length and the increasing of highway traffic, the incidence of highway tunnel fire accidents and hazards continue to increase, a large amount of data show that highway tunnel in the operational phase of frequent fire accident caused great social impact and economic losses. And the main factors of tunnel fire hazard is accompanied by high temperature toxic smoke generated fire. The purpose of this paper is to mix ventilation mode different conditions down to study the characteristics of flue gas, mainly for the visibility, concentration, temperature, three factors.

In this paper, by using FDS in computer fluid dynamics, a model, using Pyrosim software simulation studies on the tunnel fire, discuss the different flow characteristics of flue gas mixing ventilation mode. Calculated by simulating fire size to 5, in different conditions, visibility inside the tunnel became smaller over time, and finally tends to value; In different conditions, the temperature of each distance and smoke concentrations are increased rapidly in the early stages of fire, and then elevated changes rate is reduced, until the fire into a stable state, the concentration and temperature stabilized; the same time lower the farther the distance from the source of the fire temperature, and simultaneously decrease the rate of temperature change becomes smaller.

Key Words:Tunnel; Fire; Flue gas; Hybrid ventilation; Numerical simulation

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 隧道火灾安全概况 1

1.2 隧道火灾原因、特点及危害 2

1.2.1 火灾原因 2

1.2.2 火灾特点及危害 3

1.3 国内外研究现状 4

1.3.1 国外研究现状 4

1.3.2 国内研究现状 5

1.4 发展趋势及存在的问题 6

1.5 本论文的研究内容和方法 7

1.5.1 研究内容 7

1.5.2 研究方法 7

第二章 公路隧道的通风要求及方式 8

2.1 隧道通风要求 8

2.1.1 隧道的类别 8

2.1.2 隧道通风要求 8

2.2 正常运营通风量 9

2.3 保障火灾时人员疏散安全 9

2.4 隧道通风方式 10

2.4.1 自然通风 10

2.4.2 机械通风 11

2.4.3 各机械通风方式的优缺点 12

第三章 公路隧道火灾通风理论基础 14

3.1 计算流体动力学综述 14

3.1.1 计算流体动力学 14

3.1.2 计算流体动力学的研究步骤 14

3.1.3 FDS简介 15

3.2 流体与流动的基本特性 16

3.2.1 理想流体与粘性流体 16

3.2.2 可压流体与不可压流体 16

3.2.3 层流与湍流 17

第四章 公路隧道火灾场模型的建立 18

4.1 隧道模型 18

4.2 火源的设定 20

4.2.1 火源的规模 20

4.2.2 火源模型 20

4.2.3 模拟时间的确定 20

4.3 工况条件 21

4.4 工况设置 22

第五章 公路隧道火灾模拟分析 24

5.1 不同排烟量下的烟气特性 24

5.1.1 隧道内能见度与时间变化的关系 24

5.1.2 烟气质量分数与时间变化的关系 30

5.1.3 隧道顶部与安全高度的烟气温度变化规律 33

5.2 排风机在不同位置时的烟气特性 35

5.2.1 隧道内能见度与时间变化的关系 35

5.2.2 烟气质量分数与时间变化的关系 37

5.2.3 隧道内的烟气温度变化规律 40

5.3 不同通风风速下的烟气特性 42

5.3.1 隧道内能见度与时间变化的关系 43

5.3.2 烟气质量分数与时间变化的关系 45

5.3.3 隧道顶部与安全高度的烟气温度变化规律 49

第六章 结论 51

参考文献 52

第一章 绪论

1.1 隧道火灾安全概况

21世纪是隧道工程发展和大力开发利用地下空间的时代。目前，隧道工程已在全世界范围内，特别是我国取得举世瞩目的成就。

在隧道逐渐发展、路况改善，为交通和生活带来便利的同时，由于交通流量逐年增长、危险品运输逐年增多、隧道数量的日益增多及其长度的逐年增长、车辆行驶速度的加快、交通事故频繁发生，使得公路隧道火灾频频发生，并正呈逐渐增长之势。给火灾防治带来了许多新问题。

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