移動(dòng)火源對(duì)隧道溫度場(chǎng)分布及煙氣流動(dòng)影響規(guī)律研究.pdf

1、論文題目：移動(dòng)火源對(duì)隧道溫度場(chǎng)分布及煙氣流動(dòng)影響規(guī)律研究專業(yè)：安全技術(shù)及工程博士生：李士戎(簽名)指導(dǎo)教師：鄧軍(簽名)摘要隧道空間狹長(zhǎng)、密閉，火災(zāi)時(shí)高溫與煙氣會(huì)嚴(yán)重威脅內(nèi)部人員生命及隧道結(jié)構(gòu)安全，而著火機(jī)動(dòng)車(chē)穿行隧道會(huì)使火災(zāi)過(guò)程更加復(fù)雜。論文針對(duì)著火車(chē)輛穿行隧道引發(fā)空間溫度場(chǎng)及煙氣蔓延動(dòng)態(tài)變化的問(wèn)題，通過(guò)移動(dòng)火源隧道火災(zāi)相似模擬實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬，研究移動(dòng)火源對(duì)隧道空間能量分布以及煙氣蔓延影響作用。研究結(jié)果對(duì)隧道火災(zāi)防治與救援相關(guān)研究與應(yīng)

2、用具有重要的實(shí)際指導(dǎo)意義。以發(fā)生過(guò)著火車(chē)輛穿行事故的法國(guó)勃朗峰隧道以及國(guó)內(nèi)典型隧道結(jié)構(gòu)為原型，自行設(shè)計(jì)搭建了1:20小尺寸隧道火災(zāi)特性相似模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。通過(guò)燃料質(zhì)量損失率實(shí)驗(yàn)，分析了火源移動(dòng)對(duì)火焰湍動(dòng)及穩(wěn)定性的影響，建立了火焰形態(tài)改變、火源熱釋放速率與火源速度的對(duì)應(yīng)關(guān)系函數(shù)。利用相似模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，通過(guò)不同通風(fēng)速率與火源條件下的相似模擬，研究了不同實(shí)驗(yàn)條件下空間內(nèi)各位置溫度曲線、時(shí)均溫度以及溫度極值等特征參數(shù)，結(jié)合火區(qū)熱阻節(jié)流效應(yīng)與活塞風(fēng)

3、效應(yīng)分析。掌握了不同速度移動(dòng)火源對(duì)隧道空間溫度場(chǎng)分布及能量變化的影響規(guī)律，揭示了縱向通風(fēng)與移動(dòng)火源在隧道空間內(nèi)相互制約與促進(jìn)的作用關(guān)系。根據(jù)隧道火災(zāi)煙氣蔓延相似模擬實(shí)驗(yàn)，研究了自然通風(fēng)條件下，不同速度移動(dòng)火源對(duì)隧道空間內(nèi)煙氣蔓延速度的影響作用。結(jié)合移動(dòng)火源造成隧道空間活塞風(fēng)及熱阻作用綜合效應(yīng)分析，闡明了不同行進(jìn)速度的移動(dòng)火源對(duì)隧道空間內(nèi)火源前、后不同區(qū)段內(nèi)火災(zāi)煙氣擴(kuò)散與蔓延的非對(duì)稱影響作用規(guī)律。基于數(shù)值傳熱基本原理，以相似模擬實(shí)驗(yàn)為原型

4、，建立了隧道空間移動(dòng)火源數(shù)值模型。通過(guò)火災(zāi)動(dòng)力學(xué)數(shù)值模擬，分析了移動(dòng)火源條件下隧道空間流場(chǎng)與壓力變化、溫度等值面與煙氣濃度分布情況。得出了移動(dòng)火源對(duì)隧道內(nèi)氣流場(chǎng)、壓力場(chǎng)分布的影響規(guī)律，分析了縱向通風(fēng)對(duì)熱煙氣回流的抑制作用，闡明了移動(dòng)火源對(duì)被困人員的危害影響，并對(duì)著火車(chē)輛進(jìn)入隧道初期的人員逃生與車(chē)輛引導(dǎo)提出指導(dǎo)性建議。關(guān)鍵詞：移動(dòng)火源，隧道，溫度場(chǎng)，煙氣蔓延，相似模擬實(shí)驗(yàn)，數(shù)值模擬研究類型：應(yīng)用基礎(chǔ)Subject:ResearchonIn

5、fluenceofMovingFireonTemperatureFieldDistributionSmokeSpreadinTunnelSpecialty:SafetyTechnologyEngineeringName:LiShirong（Signature）Instruct:DengJun（Signature）ABSTRACTTunnelspaceislongnarrownearlyairtight.Oncefireoccursins

6、ideheatfluxofhightemperaturesmokewillgreatlythreatentunnelstructurelivesofpeopleinvolvedmovingvehicleonfirecomplicatesthefireprocess.Targetingatdynamicchangesoftemperaturefielddistributionsmokespreadcausedbymovingvehicle

7、onfirethepresentstudyusesanalogysimulationexperimentnumericalsimulationtoinvestigatetheinfluenceofmovingfireonenergydistributionsmokespreadintunnelwhichprovidesguidancefresearchapplicationontunnelfirepreventionrescue.Tak

8、ingthestructureofMontBlanctunnelinwhichfireaccidenteveroccurredduetomovingvehicleonfiretypicaldomestictunnelsasprototypethe1:20reducedscaleanalogysimulationtunnelmodelsystemisdesignedestablishedbasedonresearchobjects.Thr

9、oughmasslossratetestoffuelturbulencestabilityinfluencedbymovingfireonflameareanalyzed.Thefunctionoftherelationbetweenflameshapeheatreleaserateoffirevelocityofmovingfireisobtained.Basedonanalogyexperimentalsystemanalogysi

10、mulationexperimentsarecarriedoutonmovingfiretravelingintunnelatdifferentvelocities.Fromthecurvechangeoftemperaturetimeaveragedtemperaturemaximumtemperatureofdifferentdetectsintunnelisstudiedcombiningwithfirezonethermalre

11、sistingthrottlingeffectthermalpistonwindeffectanalysisthelawofinfluenceofmovingfirewithdifferentvelocitiesonspacialtemperaturefielddistributionenergychangeispossessed.Themutualfunctionrelationshipbetweenlongitudinalventi

12、lationmovingfireintunnelisrevealedaswell.Throughanalogysimulationexperimenttheinfluenceofmovingfirewithdifferentvelocitiesonsmokespreadspeedintunnelundernaturalventilationisstudied.Combinedwithanalysisoffirezonethermalre