長大公路隧道火災通風三維數(shù)值模擬研究.pdf

1、基于長大公路隧道在火災安全體系研究方面的迫切需要,該文以秦嶺終南山特長公路隧道為對象,采用CFD方法對長大公路隧道縱向式通風控制火災煙流的問題進行了數(shù)值模擬研究.依據(jù)火災過程中狀態(tài)參數(shù)變化所遵循的基本守恒定律及化學反應定律,建立了隧道火災煙氣流動的三維數(shù)學模型,即用連續(xù)性方程、動量方程、能量方程及氣體組分方程描述氣流流動狀態(tài),其中湍流模型采用浮力修正的κ-ε模型.以有限體積法為基礎,對該模型的控制微分方程進行離散化處理,采用SIMPLE

2、算法進行求解,并將數(shù)值計算結(jié)果與秦嶺終南山特長公路隧道火災模型試驗結(jié)果進行比較,驗證了該文所建火災模型的合理性和有效性.在此基礎上,將模型運用到了秦嶺終南山特長公路隧道的火災預測研究中.對隧道內(nèi)的火災狀況進行了穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)模擬計算,計算工況不僅考慮通風風速的變化,而且還對沿隧道上坡方向和下坡方向通風的情況進行了模擬分析.通過對模擬結(jié)果的詳細深入分析,從中總結(jié)出了火災煙流速度、溫度和濃度的分布特征及其隨通風條件的變化規(guī)律,以及火災期間隧道內(nèi)

3、的熱傳遞過程;討論了隧道坡度對煙流分布的影響;提出了隧道橫斷面幾何構(gòu)造對隧道內(nèi)溫度分布的影響,對中國的火災實驗研究和隧道斷面結(jié)構(gòu)設計給出了建議.針對該隧道防災設計,建議結(jié)構(gòu)設計中必須加強隧道上部建筑材料的耐火等級,且對安設在頂部的通風設備進行耐火和高溫防護;而底部墻角適宜有關(guān)設施的布置和埋設.研究成果表明,所建立的隧道火災三維模擬模型計算參數(shù)較全面,能給出較完整的信息,對于中國進文中研究成果不但為秦嶺公路隧道的防災救災預案的制定提供直接