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基于综合工况下的公路隧道火灾临界风速研究

张一龙  
【摘要】:随着我国公路交通网的不断完善、公路隧道数量的逐年增多,隧道火灾逐渐成为了影响公路隧道运营安全的最大威胁。而保证隧道通风大小为临界风速大小则成为了控制火灾规模、减小火灾危害的一种有效手段,并得到了国内外学者的广泛关注。临界风速的影响因素众多,大部分学者主要针对某一因素展开了详细研究,而并未对临界风速进行系统性的研究。因此,本文采用FDS数值模拟和理论分析的方法研究在单一因素影响下以及一定综合因素影响下的临界风速变化规律。论文首先根据规范按照1∶1建立长为300m的双车道马蹄形断面隧道模型,并设置相应的火源参数、环境参数和模型参数等。进而利用FDS分别对在火源热释放率、火源尺寸(火源长度、火源宽度)、火源位置(火源水平位置、火源位于紧急停车带处)、隧道坡度、障碍物(火源处阻塞、火源上游阻塞、改变火源与上游阻塞物间的距离)等不同影响因素下的临界风速大小进行数值模拟。通过对模拟结果的处理,获得了各影响因素下的临界风速和温度场的变化规律,同时与已有研究结果进行对比分析,并根据拟合结果简单的给出各影响因素与临界风速的定量关系。其次,利用无量纲法对临界风速的相关影响因素进行化简分析,给出其无量纲公式,并结合模拟数据提出有关临界风速的理论计算公式。然后与已有的临界风速计算公式和实验数据进行对比,以验证本文公式的正确性和适用性。最后,以常见的大巴车尺寸建立火源模型,通过FDS模拟在一定综合工况下(火源尺寸、隧道坡度、阻塞比)的临界风速变化规律。同时根据每一因素对临界风速影响比重的不同,给出相应的影响系数,进而对已提出的临界风速计算公式进行修正。


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