排煙閥設(shè)置對隧道火災(zāi)半橫向排煙效果影響的數(shù)值模擬研究

指出了隧道發(fā)生火災(zāi)時,影響煙氣控制效果的因素很多,如排煙量、排煙口的數(shù)量、火源與排煙口的距離等。探討了在采用ansys-cfx軟件模擬多種熱釋放率(hrr)情況下,排煙口位置對火源煙氣控制的影響規(guī)律。模擬結(jié)果表明:臨界排煙量隨著hrr增加、排煙口中心與火源中心間的距離增大而增大。

為了研究隧道火災(zāi)半橫向排煙對煙氣排放效果的影響參數(shù),同時為半橫向通風(fēng)排煙下隧道火災(zāi)煙氣蔓延情況的系統(tǒng)性研究提供試驗數(shù)據(jù)支持,建立縮尺比例為1:10的水平模型隧道開展火災(zāi)試驗,并對火災(zāi)半橫向排煙時排煙閥和排煙道內(nèi)的煙氣流動進行理論分析。結(jié)果表明,水平公路隧道半橫向排煙情況下,理論分析得出的排煙閥處煙氣流速與模型試驗結(jié)果基本吻合;在火源附近,冷空氣與高溫?zé)煔鈸交燧^少,溫度較高;在靠近風(fēng)機處,排煙閥煙氣流速較大,但同時因遠離火源,熱量損失和摻混冷空氣較多,因而溫度較低;排煙閥開啟個數(shù)、間距、單個面積以及排煙閥離風(fēng)機的距離,均會對半橫向排煙系統(tǒng)的排煙效果產(chǎn)生影響。

通過fds模擬計算,考察煙氣穩(wěn)定性、煙氣溢流厚度、煙氣溢流量和機械排煙效率等參數(shù)研究排煙口高度的變化和排煙速率的變化對排煙效果的影響。研究結(jié)果表明:排煙效果隨著排煙口位置的升高而逐漸變好,排煙口與蓄煙池下沿的垂直高度在0.8m以上效果最好;排煙速率宜適中,過大容易導(dǎo)致煙氣層紊亂,過小則控制煙氣溢流效果不好并且排煙效率不高。

開展了一系列機械排煙實驗,定量分析了排煙口風(fēng)速和高度對機械排煙效率的影響規(guī)律。結(jié)果表明,在煙氣層厚度和排煙口風(fēng)速一定時,排煙口高度存在一個臨界值,實驗得到的臨界高度值與hinkley模型的預(yù)測值符合的較好。在該臨界值以下,機械排煙效率較低且隨著排煙口高度的降低而明顯降低;在該臨界值以上,排煙效率較高且隨著高度的增加變化不明顯。結(jié)合實驗結(jié)果,采用大渦模擬的方法,對某典型側(cè)式地鐵車站內(nèi)排煙口高度和風(fēng)速對機械排煙效果的影響進行了全尺寸數(shù)值模擬分析,結(jié)果表明可通過升高排煙口高度和降低擋煙垂壁高度來優(yōu)化原機械排煙系統(tǒng)的排煙效果。

運用fds分析誘導(dǎo)排煙系統(tǒng)的布置方式、機械排煙量、誘導(dǎo)風(fēng)速等敏感參數(shù)對排煙效果的影響,與風(fēng)管式排煙系統(tǒng)進行比較。結(jié)果表明,誘導(dǎo)排煙系統(tǒng)在合理布置的條件下比風(fēng)管式排煙系統(tǒng)更利于維持車庫內(nèi)的能見度;誘導(dǎo)排煙的能見度隨機械排煙量的增加而提高;誘導(dǎo)風(fēng)機風(fēng)速受機械排煙能力的限制。

利用fds軟件進行數(shù)值模擬,研究了火場排煙風(fēng)機動作對室內(nèi)發(fā)生轟燃現(xiàn)象的影響。研究發(fā)現(xiàn)在火災(zāi)發(fā)展初期,排煙量在一定范圍內(nèi)升高,促使外界氣體流向著火區(qū)域,加劇火勢,促使轟燃提前到來。并對滅火救援工作提出了建議。

在通道試驗?zāi)Ｐ椭虚_展了橫向排煙試驗,對不同火源功率下,通道內(nèi)煙氣層界面的形態(tài)特征、煙氣層最高溫升以及煙氣水平流動速度隨排煙速度的變化情況進行了研究。結(jié)果表明:通道內(nèi)的煙氣在排煙速率較小時能夠維持很好的層化,隨著排煙速率增大,煙氣層與空氣之間的摻混加劇,且靠近通道端部開口處的摻混程度強于遠處。歸一化的煙氣層最高溫升和煙氣水平流動速度均隨排煙速率呈冪指數(shù)衰減規(guī)律?？拷ǖ蓝瞬块_口處的最高溫升和水平流動速度衰減得更快;靠近通道端部開口處與遠離通道端部開口處的煙氣流動速度差異隨排煙速率增大而增大。

采用三維數(shù)值模擬方法,對設(shè)置有排煙道的隧道進行了火災(zāi)煙氣控制的穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)模擬分析;研究了在多種通風(fēng)排煙方案及開啟不同數(shù)量排煙風(fēng)口的情況下,該隧道火災(zāi)煙氣的蔓延特性和煙氣控制效果。通過對不同工況的模擬比較研究,為設(shè)排煙道的隧道推薦了適宜采用的兩種控制火災(zāi)煙氣的通風(fēng)排煙方案,并從人員疏散的安全性角度證實了所推薦的方案是可行的。為設(shè)置有排煙道的隧道火災(zāi)煙氣控制及緊急通風(fēng)設(shè)計提供理論依據(jù),同時也可指導(dǎo)人員安全撤離和消防撲救。

以錢江水下盾構(gòu)隧道為研究對象,采用fds5.0對雙向均衡排煙模式和50mw火災(zāi)規(guī)模下、10個不同集中排煙量對隧道火災(zāi)煙氣控制效果的影響進行模擬計算。對比分析不同集中排煙量下,隧道內(nèi)排煙閥處豎向排煙風(fēng)速、排煙閥及排煙風(fēng)機口處溫度、排煙效率、行車道2m高度處能見度、煙氣蔓延范圍的變化情況。模擬分析表明,集中排煙量對排煙效果影響很大。當排煙量為190m3/s時,可達到較好的隧道火災(zāi)煙氣控制效果。

利用火災(zāi)動力學(xué)模擬方法,對地下一層地鐵側(cè)式車站列車火災(zāi)的煙氣蔓延規(guī)律和排煙效果進行了模擬研究。首先生成了地鐵車站的三維模型,基于通風(fēng)排煙系統(tǒng)的事故運行方案,對列車火災(zāi)煙氣擴散過程、氣流組織模式和煙氣參數(shù)進行了計算模擬。模擬表明:排煙系統(tǒng)啟動后,中間隧道的兩端向內(nèi)形成了大于5m/s的流速,屏蔽門處流速為站臺流入隧道,可有效阻礙煙氣進入站臺區(qū)域,煙氣排放主要通過車站軌頂風(fēng)口排放,煙氣在500s左右進入站臺,排煙系統(tǒng)有效減緩煙氣在站臺的下降時間,為列車內(nèi)乘客疏散提供了可用的安全疏散時間。

通過1/20小尺寸模型實驗對城市隧道火災(zāi)組合通風(fēng)排煙方式下的排煙特性進行了研究.通過對不同縱向風(fēng)速和不同排煙量下溫度和煙氣實驗結(jié)果的分析,表明隧道的頂部排煙量越大,煙氣層下降越慢,越有利于隧道內(nèi)的人員疏散,但是排煙量的增大對降低隧道頂部溫度效果不大.根據(jù)實驗結(jié)果可知,對于組合通風(fēng)方式下的隧道火災(zāi),應(yīng)先打開頂部排煙口進行排煙,然后開啟火源上游風(fēng)機進行縱向通風(fēng),縱向通風(fēng)風(fēng)速應(yīng)控制在臨界風(fēng)速左右.

排煙口是火災(zāi)發(fā)生時煙氣排出的出口,排煙口高度和位置對排煙效果具有重要影響。運用fds數(shù)值模擬方法,以實驗臺為依據(jù)建立數(shù)值模型,針對排煙口高度和排煙口位置的改變對排煙效果的影響進行分析,結(jié)果表明:隨著排煙口高度的升高,各種排煙風(fēng)速下的排煙效果都得到了改善。在排煙口風(fēng)速較高的情況下,排煙口的高度變化對煙氣溢出厚度的影響更大,采用大風(fēng)速的控?zé)熜Ч獌?yōu)于小風(fēng)速。側(cè)排方式的排煙效果低于頂排方式,遠壁排煙方式要優(yōu)于近壁排煙方式。

高層建筑發(fā)生火災(zāi)時,煙氣對人員的生命安全有著非常大的威脅,因此有效地控制煙氣在建筑物內(nèi)的擴散對于人員的逃生是非常重要的。通過高層建筑內(nèi)煙氣流動的數(shù)學(xué)模型,采用k-ε兩方程三維紊流模型對高層建筑火災(zāi)時排煙口布置于走廊頂棚和走廊側(cè)壁時的機械排煙進行模擬。結(jié)果表明,排煙口的布置方式不同對排煙效果的影響很大。排煙口置于頂棚時比排煙口置于側(cè)壁時排煙效率高近10%,走廊內(nèi)危險性低。在進行排煙設(shè)計時應(yīng)優(yōu)先考慮將排煙口設(shè)置在走廊頂部。

通過數(shù)值模擬,分析了長通道內(nèi)機械排煙時排煙口下方的流場結(jié)構(gòu)、煙氣層溫度和厚度,定量描述了煙氣層厚度、溫度與排煙速率之間的關(guān)系.結(jié)果表明,排煙速率大到一定程度時會導(dǎo)致煙氣層吸穿,使得機械排煙效率降低.

通過數(shù)值模擬與試驗的方法研究地鐵區(qū)間隧道發(fā)生火災(zāi)(火源功率為5mw)時,半橫向排煙方式中排煙風(fēng)速、排煙口間距、排煙口面積對排煙效果的影響。以某地鐵區(qū)間隧道為原型,利用fds建立全尺寸隧道模型進行數(shù)值模擬研究。此外,根據(jù)froude相似模型,建立了1∶10的地鐵區(qū)間隧道模型試驗臺,以驗證數(shù)值模擬的可靠性。結(jié)果表明,半橫向排煙方式可以有效地排出隧道發(fā)生火災(zāi)時產(chǎn)生的煙氣。數(shù)值模擬結(jié)果與試驗結(jié)果的相對誤差在2.5%~25%,驗證了利用fds研究隧道火災(zāi)的結(jié)論是可靠的。排煙風(fēng)速、排煙口間距、排煙口面積設(shè)置過大或過小都會影響排煙效果。

為了掌握建筑中庭底部發(fā)生火災(zāi)時,不同機械送風(fēng)方式對熱煙氣運動規(guī)律與排煙效率的影響,從而為中庭防排煙設(shè)計提供參考,利用大渦模擬(les)數(shù)值方法對某商場內(nèi)的中庭式建筑空間4種機械送風(fēng)方案對火災(zāi)產(chǎn)生的熱煙氣流場作用效果進行了模擬.通過對結(jié)果比較分析后得到,單純采用側(cè)送風(fēng)方式會擾亂熱煙氣,并會加劇煙氣向周圍平臺的擴散和煙氣層的下沉;底部采用上送風(fēng)方式時雖然會在一定程度上緩解煙氣層高度的降低,但不能防止煙氣在中庭上部分向周圍平臺的擴散;而采用上送風(fēng)和側(cè)送風(fēng)相結(jié)合、多個送風(fēng)口分布的方式不僅能夠減緩煙氣層高度的下降,同時還可以有效防止煙氣向周圍平臺的擴散,是比較適用于中庭的一種送風(fēng)方案.

為探討縱向通風(fēng)情況下坡度隧道火災(zāi)煙氣的溫度分布、回流長度等特性參數(shù),運用火災(zāi)動力學(xué)模擬軟件fds建立一個長為500m的公路隧道模型,對不同坡度、不同縱向通風(fēng)速率的20組火災(zāi)工況進行模擬研究,通過分析各工況的模擬結(jié)果,并結(jié)合前人在隧道火災(zāi)煙氣特性研究方面的成果,得到火災(zāi)情況下隧道內(nèi)煙氣的縱向溫度分布規(guī)律、隧道拱頂溫度變化規(guī)律、溫度偏移及煙氣回流長度變化規(guī)律等。

半橫向通風(fēng)方式下公路隧道火災(zāi)數(shù)值模擬——采用流體力學(xué)模擬的方法，對半橫向通風(fēng)方式下公路隧道的火災(zāi)工況進行了數(shù)值模擬計算。通過對不同吊頂風(fēng)口距離和開啟個數(shù)的通風(fēng)方案下的速度場和溫度場分析。評估了各通風(fēng)方案所能達到的效果。比較各通風(fēng)方案的數(shù)據(jù)，進...

引射流對廚房排煙影響的數(shù)值模擬——在傳統(tǒng)的廚房抽油煙機系統(tǒng)中增加向上的引射流，可以利用引射流的卷吸作用帶動煙氣向上流動，從而達到增強抽油煙機排煙能力的效果。本文利用cfd技術(shù)對增加引射流的廚房排煙系統(tǒng)進行了數(shù)值模擬和計算。對于不同的送風(fēng)速度下所...

以在建的上海市虹梅南路越江隧道為對象,借助smartfire軟件模擬了50mw規(guī)模的火災(zāi)下,開啟火源上下游各一個排煙口時,主要分析了三個位置橫斷面中心線上溫度、能見度和一氧化碳濃度沿豎向的變化規(guī)律。研究結(jié)果表明,排煙口面積保持不變時,排煙口橫向布置的排煙效率大于排煙口縱向布置,并且長寬比越大,排煙效果越好。

建筑排煙系統(tǒng)在排除熱煙氣的同時,也將用于啟動自動噴水滅火系統(tǒng)的熱煙氣排走。因此,開啟排煙系統(tǒng)可能會影響自動噴水滅火系統(tǒng)的正常啟動。本文利用fds模擬排煙系統(tǒng)和自動噴水滅火系統(tǒng)共存的場景,探尋排煙系統(tǒng)對自動噴水滅火系統(tǒng)的影響規(guī)律。

縱向通風(fēng)對隧道火災(zāi)煙氣層結(jié)構(gòu)及豎井排煙的影響機制研究