地鐵站火災(zāi)煙氣流動(dòng)特性及控制方法研究.pdf

1、地鐵是城市最重要的公共交通工具之一，是今后城市公共交通的主要發(fā)展方向，也是城市現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。目前全世界已有越來(lái)越多的城市建成或正在建設(shè)自己的地鐵交通系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)也正處于地鐵交通系統(tǒng)的飛速發(fā)展階段。地鐵在給人們帶來(lái)了便利的出行方式的同時(shí)，也給火災(zāi)防治帶來(lái)了許多新的問題。近年來(lái)陸續(xù)發(fā)生了多起重特大地鐵火災(zāi)，造成了慘重的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，造成地鐵火災(zāi)中人員傷亡的主要因素是由于不完全燃燒所產(chǎn)生的有毒的高溫?zé)煔?。因此，研究地鐵火

2、災(zāi)的煙氣流動(dòng)特點(diǎn)與煙氣控制方法具有重要的意義。 地鐵站是一類特殊的地下建筑形式，通常由站廳層和若干站臺(tái)層組成，地鐵站各層均為狹長(zhǎng)型結(jié)構(gòu)，且各層之間存在一定的高度差。因此地鐵站火災(zāi)中的煙氣流動(dòng)相比于一般建筑的煙氣流動(dòng)更加特殊。本文在分析了地鐵站火災(zāi)煙氣流動(dòng)過(guò)程的基礎(chǔ)上，采用理論分析、小尺寸模型實(shí)驗(yàn)、全尺寸實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法對(duì)地鐵站內(nèi)的煙氣流動(dòng)與控制開展了研究，論文的具體工作如下： 采用1/8的相似比建立了7.5m×

3、1.5m×0.6m的小尺寸地鐵站模型實(shí)驗(yàn)臺(tái)，在實(shí)驗(yàn)臺(tái)內(nèi)開展了大量基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)。并在深圳地鐵會(huì)展中心站和崗廈站的三個(gè)站臺(tái)內(nèi)開展了全尺寸火災(zāi)實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)了實(shí)際地鐵站內(nèi)的機(jī)械排煙和正壓送風(fēng)擋煙效果，為地鐵火災(zāi)研究積累了寶貴的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 建立了地鐵站火災(zāi)時(shí)頂棚射流最高溫度的預(yù)測(cè)模型。Alpert模型中考慮的是頂棚射流未受限的情況，對(duì)于地鐵站火災(zāi)這種情況其預(yù)測(cè)值偏低。本文通過(guò)小尺寸實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到了對(duì)于寬高比為3的地鐵站頂棚射流最高溫度的修正系

4、數(shù)。并確定出了隨火源距端部壁面距離的增加，頂棚射流最高溫度的衰減規(guī)律。 通過(guò)理論推導(dǎo)得出了站廳正壓送風(fēng)擋煙臨界風(fēng)速的預(yù)測(cè)模型，發(fā)現(xiàn)當(dāng)火源功率增大到一定值后，臨界風(fēng)速將達(dá)到一個(gè)最大臨界風(fēng)速值。并將預(yù)測(cè)結(jié)果與全尺寸試驗(yàn)結(jié)果和FDS的計(jì)算值進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明，論文所建立的模型的預(yù)測(cè)結(jié)果與全尺寸試驗(yàn)結(jié)果和FDS計(jì)算值符合得較好。 分析了站廳火災(zāi)時(shí)，站廳兩側(cè)樓梯對(duì)火災(zāi)煙氣的競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)象，對(duì)陳法林的研究結(jié)果進(jìn)行了修正。并采用小尺寸模型

5、試驗(yàn)和FDS數(shù)值模擬對(duì)理論分析的結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。 本文通過(guò)在一蓄煙池內(nèi)開展機(jī)械排煙實(shí)驗(yàn)，研究了在排煙口水平布置條件下，不同排煙口高度和排煙口風(fēng)速對(duì)機(jī)械排煙效率的影響。驗(yàn)證了Hinckley模型在預(yù)測(cè)機(jī)械排煙時(shí)發(fā)生吸穿現(xiàn)象的有效性。采用FDS對(duì)會(huì)展中心站地下三層側(cè)式站臺(tái)不同排煙口高度下的排煙效果進(jìn)行了數(shù)值模擬，根據(jù)實(shí)驗(yàn)和模擬計(jì)算提出了地鐵站內(nèi)適合的排煙口高度和排煙口風(fēng)速。在全尺寸實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上通過(guò)豎直模擬對(duì)地鐵站機(jī)械排煙時(shí)的排煙死角