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车辆阻塞效应对隧道火灾烟气热分层稳定性影响研究

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 隧道火灾事故分类

1.1.2 隧道火灾案例

1.1.3 隧道起火原因

1.1.4 隧道火灾事故特点

1.1.5 火灾烟气的危害性

1.2 研究意义

1.3 国内外研究现状

1.3.1 烟气热分层

1.3.2 车辆阻塞效应

1.4 研究内容

1.5本文的章节安排

第二章 缩尺寸实验及数值模拟介绍

2.1 缩尺寸实验介绍

2.1.1相似性分析

2.1.2 缩尺寸隧道模型

2.1.3 测点设置

2.1.4 实验装置

2.2 FDS简介

2.2.1 流体动力学控制方程

2.2.2 数值模型

2.3 本章小结

第三章 车辆阻塞比对烟气热分层影响

3.1 引言

3.2 烟气层高度的研究方法

(1)N百分数法

(2)积分比法

(3)最小平方法

(4)层化强度法

3.3 实验工况

3.4 结果与分析

3.4.1 不同阻塞比对层化曲线的影响

3.4.2 不同阻塞比下层化强度对比

3.5 本章小结

第四章 车辆阻塞长度变化对烟气热分层影响

4.1 引言

4.2 模拟工况

4.3 模拟结果与分析

4.3.1 不同车辆阻塞长度对层化曲线的影响

4.3.2 隧道不同位置处烟气层化强度对比

4.3.3 不同车辆阻塞长度下层化强度对比

4.4 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 本文结论

5.2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果

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摘要

我国交通运输的迅猛发展,给交通道路带来了巨大挑战。因此,我国修建了大量的公路和铁路来满足人们的便捷出行和快速交通需求,同时产生了大量公路及铁路隧道。隧道在为人民提供便捷的交通、舒适生活的同时,其火灾事故的发生频率也在不断增加。本文采用缩尺寸实验与FDS数值模拟相结合的方法,针对隧道内不同情形车辆阻塞效应对火灾烟气热分层稳定性的影响进行研究。  本文针对车辆阻塞比这一因素,搭建了一个1:8的缩尺寸模型实验台,对0%-50%共计6种不同的车辆阻塞比进行研究。实验发现:改变车辆阻塞比对烟气热分层稳定性影响明显。1m/s风速下,50%阻塞比的烟气热分层稳定程度始终大于0%阻塞比,其余四种工况,30%阻塞比的热分层稳定程度要大于40%、20%以及10%,但是幅度变动不大;在1.5m/s风速下,阻塞比变化与层化强度之间成正比关系,即阻塞比增大有利于烟气分层。在燃烧稳定阶段,纵向风速越大,障碍物阻塞比对增强烟气层稳定性效果越明显。在燃烧下降阶段,阻塞比变化与层化强度之间成反比关系,40%与50%阻塞比层化强度下降程度约为70%,其余工况层化强度下降程度在0%-50%范围内。  针对车辆阻塞长度这一因素,运用FDS数值模拟建立了一个长150m的隧道,通过设置3种不同火源功率以及5种不同的车辆阻塞长度进行研究。模拟结果表明:车辆阻塞长度变化对隧道内不同位置的烟气热分层稳定性影响较小,而主要影响因素为火源功率,火源功率的增大导致了隧道内近火源场以及远火源场范围的烟气分层稳定性出现了逆转。即5MW火源功率下近火源场的烟气热分层稳定性要大于远火源场,而20MW火源功率下近火源场烟气热分层稳定性则小于远火源场。

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