摘要
近年来，我国现代化进程不断加快，公路隧道建设进入了高速发展时期。由于国内公路隧道长度加长、危险品运输增多、交通密度日益增大等，隧道火灾事故频频发生并造成了严重后果，给人们的生命财产安全带来严重威胁。因此，隧道火灾的早期探测和预防成为亟须关注和解决的问题。研究隧道火灾时烟气温度分布规律对火灾探测和早期预防具有重要的现实意义，并为火灾报警器的安装、灭火设施的放置提供指导。 在1∶10缩尺寸隧道中改变油盘的尺寸、火源与排烟口间距以及排烟量进行了150组火灾实验，研究不同尺寸的油盘燃烧时火羽流发展过程及其形态，分析了油盘的尺寸、火源与排烟口间距以及排烟量对火源功率的影响。结果表明:油盘火的初始燃烧阶段、过渡阶段、稳定燃烧阶段、逐渐熄灭阶段四个燃烧阶段中，燃烧火羽流呈现不同的形态;其中，在稳定燃烧阶段，10cm×10cm油盘的火羽流顶端间歇性接触顶棚，而更大尺寸的油盘燃烧火羽流持续接触顶棚。此外，油盘火的质量损失速率主要受油盘尺寸的影响，燃料质量损失和火源功率随油盘尺寸的增大而加快，随排烟量和火源位置的变化不显著。 结合缩尺寸隧道火灾实验，定性分析了火源功率、火源位置、排烟量对隧道纵向温度分布的影响。表明隧道纵向烟气温度随火源功率的增大而升高;火源离排烟口越远，烟气蔓延至排烟口时的温度越低;顶棚烟气最高温度始终在火源的正上方;重点排烟可以有效降低隧道内烟气温度，且顶棚烟气最高温度随排烟量的增大而降低;排烟量对距火源1m范围内烟气的温度影响较大。 通过量纲分析将火源功率、火源位置、排烟量三个参数无量纲化，建立了重点排烟隧道火灾顶棚烟气最大温升预测模型，表明烟气无量纲最大温升与无量纲火源位置的0.034次幂成正比，且随火源功率的增加而增大。最后通过全尺寸隧道数值模拟验证了该预测模型在全尺寸隧道火灾时的适用性，结果表明顶棚烟气最大温升数学模型能够有效预测采用重点排烟方式的全尺寸隧道火灾烟气的最高温度。
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