带竖井特长公路隧道的火灾通风数值模拟

【摘要】：秦岭终南山特长公路隧道为双洞单向交通,采用三竖井送排式纵向通风方式,具有竖井高差大、风流进出口多等特点,通风工况比较复杂。而隧道内一旦发生火灾,不同的通风方案将对火势的发展,火烟灾流的控制产生很大影响。因此,在本文中作者以秦岭终南山公路隧道为研究对象,采用CFD方法,特别针对排风竖井入口附近的不同位置发生火灾的状况,进行了多工况的数值模拟研究。 论文介绍了隧道火灾的研究方法及现状,火灾事故应急通风的特点,以及隧道火灾通风灭火救援体系。特别在纵向通风竖井模式下,应用STAR-CD软件,根据火灾过程中状态参数变化所遵循的守恒定律,建立了隧道火灾通风的三维物理数学模型。并采用有限体积法,对模型的控制微分方程进行了离散化处理,然后应用SIMPLE算法对其进行求解。分别计算了火源位于竖井附近不同位置时,不同隧道通风风速下,隧道主风机和射流风机不同的组合情况下,送风井开启、关闭,以及上行隧道排风开启、关闭情况下隧道和竖井内风流的速度、温度和压力的分布情况。 通过对模拟结果的分析,总结出了《公路隧道通风照明设计规范》(JTJ026.1—1999)推荐2m/s和3m/s通风风速下火灾烟流速度、温度和压力的分布特征以及随通风条件的变化规律;探讨了不同通风风速、不同通风工况对于烟气排放的影响,以及竖井烟囱效应的形成和作用;最后,从人员逃生、消防队员进入隧道灭火,保护竖井风机设备等方面综合考虑,分别针对火灾发生在送风段、短道段和排风段时,提出了合理的通风组织方案。