摘要
在经济高速发展的今天，由于城市地下隧道可以跨越地形障碍，缩短里程和改善交通状况，越来越多的隧道正在城市中修建。但是隧道的空间属于狭长封闭型，一旦发生火灾事故，其后果要比在开放空间中的火灾更为严重。在纵向风速的作用下，火源本身产生的热量以及辐射和高温烟气会快速沿隧道纵向传播，对隧道内的人员以及车辆的安全造成巨大威胁。由于在不同情况下火灾蔓延的情况以及隧道内的温度分布差异很大，为了研究其规律以及蔓延情况，本课题开展纵向风速下城市隧道火灾蔓延模型的实验，为隧道内的火灾控制以及安全行车距离提供理论支撑。 本研究在前人研究的基础上，对火灾烟气蔓延发展过程进行了理论分析。搭建了缩尺寸隧道火灾实验台，针对车辆发生火灾后的不同事故场景，在不同纵向风速下，对隧道内的温度分布、火源下游目标物引燃的时间、辐射热流的纵向分布特性、火焰倾斜角等进行了研究。研究结果表明:在同一火源功率作用下，隧道内顶棚温度在各个测点随着纵向通风速度的增加而降低，最大顶棚温度出现在低于临界风速的情况下。同时计算了不同火源功率火焰倾斜角，同一火源功率作用下，火焰的倾斜角度不仅与纵向风速呈现正向关系，还与火源功率有关。 利用火灾模拟软件FDS软件建立隧道火灾模型，进行缩尺寸的数值模拟，确定数值模拟的有效性，之后进行全尺寸的数值模拟，与实验结果进行比较，根据数值模拟的温度场以及辐射热流密度等情况，对实验的结果进行了进一步的分析，得到不同目标防止引燃安全距离。根据不同工况下的研究结果，针对不同目标，提出车辆间距的安全距离。在考虑最不利情况下（目标引燃物临界热流最低、风速高于临界风速），火源功率分别为20MW，30MW，50MW时，引燃危险区域分别为火源上游3m至下游8m;火源上游3m至下游11m;火源上游2m至下游14m。避免火灾的快速蔓延，减少隧道火灾的带来的人员伤亡和财产损失。
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