双火源隧道火灾数值模拟
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环境因素对隧道火灾蔓延的数值模拟与分析
向 ４车道 ， 道 宽 ３ ７ 净 高 ４ ５ｎ ， 缘 带 宽 ０ ５ｍ， 车 ． ５ｍ， ． ｌ路 ． 最
械排烟设备未开 启 ， 道一端 设 置风入 口， 一 端 敞开 ， 隧 另 以保 证 纵 向 空 气 流 动 ， 体 模 型 见 图 ２所 示 。模 拟 设 置 具 燃 烧 时 间 为 ３ ０ ｓ ０ 。
温度 高 达 ６ Ｏ℃ ， 种 情 况 下 很 容 易 引起 汽 车 自燃 ， 且 这 而
坐 标 轴
Ｘ ｙ
Ｚ
表 １ 网格 参 数 设 置
最小值／ ｍ
— ０ —１ 一 ２
Ｏ
最大值／ ｍ
１ ． ０ ０ ５ ．５
４ ５ ．
网格 数
２０ ０ ７ ５
４ ５
为 火 灾 的前 期 蔓 延 提 供 了条 件 ， 大 了火 灾 扑 救 和 人 员 加
＿ 防建 漓 论磷
环 境 因素 对 隧道 火 灾 蔓 延 的数 值 模 拟 与 分 析
侯 龙 飞 ，崔 武 远 ， 禹 辰 刘
（ 汉科技 大 学 资 源与环 境 工程 学 院 ， 武 湖北 武 汉 ４ ０ ８ ） ３ ０ １
摘 要 ： 某过 江 隧 道 为 研 究 对 象 ， 用 Ｆ Ｓ对 该 隧 道 火 以 利 Ｄ
２ 火 灾 危 险 临 界 条 件
大 坡 度 ４３ ， ． 江底 盾 构 段 长 约 ２ ５ｋ ． ห้องสมุดไป่ตู้。 图 ｌ为 隧道 剖 面 图 。隧道 内设 计 车 速 为 ５ ｍ／ ， 计 到 ２ ２ 年 车 流 量将 ０ｋ ｈ 预 ００
达 到 ７ ８万 辆 ／ ， 峰 时段 通 车 能 力 为 ６７ ０辆 ／ 。 ． ｄ高 ５ ｈ
武 汉过江隧道 内暂 时只 能通行 小汽 车 ， 因此 按 小 汽 车尺 寸建 立 车 辆 模 型 ， 辆 的 最 大 长 、 、 尺 寸 分 别 取 车 宽 高 ３ ６ 、 ． ０、 ． ５ ｍ， 内 可 燃 物 简 化 为 塑 料 和 泡 沫 。考 ． ０ ２ ０ １ ６ 车 虑 其 他 汽 车 车 况 良好 ， 发 生 漏 油 ， 在 第 一 辆 燃 烧 的 汽 不 仅 车 上 设 置 火 源 为 ５ 的酒 精 ， 替 汽 油 燃 烧 。灭 火 器 的 ＯＬ 代 使 用 条 件 为 距 火 源 ２ ３ ｍ， 合 实 验 模 型 ， ～ 结 目标 点 选 择 在 距 事 故 车 辆 前 端 ２ ３ ｍ 处 ， 度 为 １ ６ｍ。 温 度 测 点 ． 高 ． 布 置 在 每 列 车 辆 的 中 线 上 方 １ ６ｎ 度 处 ， 隔 为 ０ ５ ． ｌ高 间 ．
长隧道火灾烟气运动三维数值模拟
警＋ ｐ ）一 （ 一 ＋ ｕ 一
ｃ ＋ ｐ， 忌 ） 砉ｃ 一 ， ｕ 番（瑟一 ｉ ｈ ＋
｜ ＋ Ｓ ０ ＱＲ ｈ （） ３
非 平衡 态 的 动 力 过 程 ， 含 多 种 形 式 的 传 热 传 质 、 杂 化 包 复 学 反应 、 流 流 动 和 相 变 等 物 理 、 学 作 用 ， 本 质 是 在 湍 化 其 时 间 和 空 间 上 失 去 控 制 的 燃烧 现 象 。实 际 燃 烧 均 为 湍 流
（） Ｐ ） １＋ 一 ０ 砉（ 丢（
０ ．
） ＋
（） ５
据 快 速反 应 假设 ， ＿求 出 各 反 应 组 分 的 化 学 状 态 参 数 由 厂 的 瞬 时值 ， 通 过 Ｐ（ ） 到 其 平 均 值 ； 后 求 解 滞 止 焓 ， 再 ＿得 厂 最 得 到 温度 场 分 布 。
度 等 ） 间 存 在 唯 一 的 函 数 关 系 。因 此 ， 立 混 合 分 数 的 之 建 输 运方 程 并 假 定 其 脉 动 的 概 率 密 度 函数 ， 而 通 过 概 率 从 积 分 就 可 以完 全 确 定 湍 流 燃 烧 过 程 中所 有 标 量 的 时 平 均
特 性 。湍 流燃 烧 模 型 的 基本 控 制 方程 如 下 ：
为 包 含 化 学 反 应 放 （ ） 的体 积 热 源 ， 忌 ／ 吸 热 ／ 一ｐ ｅ为 湍 ｚ
流 粘 性 系 数 ； 型 系 数 、， 、 、 分 别 为 Ｏ ０ 、 模 、 ． ９ ０ ８ 、． 、． 、． ９ｋ ￡ 别 为 湍 动 能 和 湍 动 能 耗 散 率 ， ． ５ ０ ７ ２ ８ １ ７ ；、 分 通 过 带 浮 力 修 正 的 ｋ 模 型 求 解 ； 为 辐 射 热 流 ， 过 —ｓ Ｑ 通
中梁山隧道火灾通风排烟的数值模拟
内不 设 通 风 竖 井 ， 列 车起 火后 ， 流风 机 由起 火 列 车 向 即 射
非 起 火 列 车 方 向排 烟 。这 种 情 况 下 ， 起 火 列 车 位 于 起 非
附 近 ， 客 迅 速 从 列 车前 后 的端 门 同时 疏 散 ， 车 后 根 据 乘 下 疏 散 指示 标 志通 过 最 近 的 中 隔 墙 防 火 门 ， 散 到 另 一 侧 疏 隧 道 。这 种 情 况 发 生 的 几 率 很 小 ， 有 在 前 驶 列 车 发 生 只 火 灾 且 后 驶 列 车也 出现 故 障 时才 发 生 。
之 间 ， 洞 口 里 程 为 Ｋ２ ＋ ８ ５ 出 洞 口 里 程 为 Ｋ２ 入 ３ ０， ８＋
（） １ 当后 方 列 车 发 生 火 灾 被 迫 停 在 隧 道 内 时 ，则 前
方 列 车 迅 速 驶 出隧 道 ， 同时 待 另 一 侧 非 火 灾 隧 道 内列 车
１ ５ 隧道 全 长 ４ ３ ０ ｒ ， ３， ３ ｎ 远期 高 峰 时 上 下行 方 向 均将 同 时 有 两 列列 车运 行 。 按 照一 般 的做 法 ， 竖 井 设 置 在 某 个 长度 范 围 内 ， 将 保
由 以上 分 析 可 知 ， 道 内最 不 利 的 是 第 三 种 通 风 模 隧 式 。
２ 数 值 模 型 的 建 立 ２ １ 物 理 模 型 ．
火 点 下 游 ， 火 点 产 生 的 高 温 烟 气 将 沿 排 烟 方 向 逐 渐 蔓 起 延 至 非 起火 列 车 ， 果 非 起 火 列 车 上 的 人 员 不 能 及 时 疏 如 散 ， 到 烟气 侵 扰 ， 命 安 全 将 受 到 威 胁 。 受 生
显 示 ， 流 风 机 作 用 下 火 区上 游通 风 风 速 为 ２ ５ ｍ／ ， 有 产 生 射 ． ｓ 没 回流 ， 火 列车 人 员能 够 安 全 疏 散 。烟 流 前 锋 面 到 达 非 起 火 列 起 车 的 时 间超 过 ８ ０ Ｓ 大 于 非 起 火 列 车 人 员疏散 完 成 时 间 。 ５ ， 关键词 ： 灾； 火 地铁 区间 隧道 ； 气 蔓延 ； 值模 拟 烟 数 中图 分 类 号 ： ９ ３ ４ Ｕ４ ８ Ｘ １ ． ， ５ 文献标志码 ： Ａ
火灾发生与蔓延过程的数值模拟研究
火灾发生与蔓延过程的数值模拟研究第一章：引言火灾一旦发生，其速度和规模都很难预测。
为了提高火灾的防范和应对措施，科研人员开始利用数值模拟技术对火灾发生与蔓延过程进行研究，以帮助决策者更好地响应火灾应急。
本文旨在介绍火灾发生与蔓延过程的数值模拟研究，包括火灾数学模型的建立、模拟方法的介绍以及案例分析等。
第二章：火灾数学模型的建立火灾温度场的描述是火灾数学模型研究的核心问题。
一般来讲，火灾数学模型可以分为离散模型和连续模型两种。
1. 离散模型离散模型采用零维、一维和二维等离散化的方式来描述火灾温度场，并对火灾区域内的每个离散点进行计算。
根据火灾发生机理和现场状况，离散模型分为时间离散和空间离散两种。
时间离散模型主要是利用数值方法对火灾蔓延过程进行模拟，通过离散化时间可以计算出每个时刻火场温度场的分布情况。
空间离散模型则采用网格计算的方法对火场进行离散化，通过建立网格模型计算每个网格点的温度分布情况。
2. 连续模型连续模型则采用连续分布函数对火灾温度场进行描述，通过求解数学方程来预测火灾温度场的变化。
连续模型分为自由面模型和收缩过程模型两种。
自由面模型主要是通过自由面相火焰高度和火焰温度的关系来推导温度场分布；而收缩过程模型则是通过分析火焰收缩过程的物理特性，来预测火焰温度分布的变化。
第三章：火灾数值模拟方法的介绍数值模拟方法指的是将火灾数学模型转化为计算机可执行的代码，利用计算机进行模拟计算和可视化分析。
下面介绍几种常见的火灾数值模拟方法：1. CFD方法CFD(Computational Fluid Dynamics)方法是一种利用计算机数值模拟流体流动的方法。
在火灾数值模拟中，CFD方法主要是对火灾温度场和火灾烟气运动的模拟，旨在分析火灾蔓延过程中火焰的扩散速度和温度分布等参数。
2. FEM方法FEM（Finite Element Method）方法是一种通过将一个区域离散化为数个小区域，将其变成一个有限元体系进行数值计算的方法。
铁路盾构隧道火灾烟气控制数值模拟研究
Ｃ
ｎ
洋水 下盾 构 铁 路 隧 道 为 研 究 对 象 ， 采用 Ｆ Ｄ Ｓ ４ ． ０对 一 ３ ％坡 度 隧道 列车 头部 １ ５ Ｍ Ｗ 火 灾时， 烟 气在 １ 、 ２ 、 ３ ｍ ／ ｓ 和 ４ ｍ ／ ｓ 等纵 向风 速 下 的控 制 效 果 进 行 模 拟 计 算 。 对 比 分 析 不 同风 速 下 隧 道 内火 灾烟 气 的 温 度 、 能见度 、 Ｃ Ｏ 浓 度 等
Ⅳ
ｎ
Ｎｕ ｍｅ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｓｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｓ ｔ ｕ ｄｙ ｏ ｎ Ｆｉ ｒ ｅ Ｓ ｍｏ ｋｅ Ｃｏ ｎｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｉ ｎｇ
ｉ ｎ Ｒａ ｉ ｌ ｗａ ｙ Ｓ ｈｉ ｅ ｌ ｄ Ｔｕ ｎｎ ｅ ｌ
．
Ｄ
≥ ＝ ＝
ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｆｅ ｃ ｔ ｓ ｗａ ｓ ｃ ｏ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ｅ ｄ ｂｙ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ Ｆ ＤＳ ４． ０． ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｆ ｉｒ ｅ ｈ ａ ｚ ａ ｒ ｄ ｏ ｆ １ ５ Ｍ Ｗ ａ ｔ ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ｈ ｅ ａ ｄ ｉ ｎ ｔ ｕ ｎ ｎ ｅ ｌ ４ ｗｉ ｔ ｈ一 ３％ ｓ ｌ ｏ ｐ ｅ ｒ ｅ ｐ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｌ ｙ ｗｉ ｔ ｈ １． ２． ３ ｍ／ ｓ ａ ｎ ｄ ４ ｍ／ｓ ｌ ｏ ｎ ｇ ｉ ｔ ｕ ｄ ｉ ｎ ａ ｌ ｗｉ ｎ ｄ ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ ｓ ． Ａｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｎ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ａ ｓ ｔ ０
ｔ ｈ ｅ ｔ ｕｎ ｎ ｅ ｌ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｄ ｉ ｉｅ ｆ ｒ ｅ ｎ ｔ ｗｉ ｎ ｄ ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ ｓ ． Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗｓ ｔ ｈ ａ ｔ ．ｔ ｈ ｅ ｆ ｉｒ ｅ ｓ ｍｏ ｋ ｅ ｆ ｌ ｏ ｗ ｃ ａ ｎ ｂ ｅ ｅ ｆｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｌ ｖ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈｅ ｃ ｏ ｎｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ３ ｍ／ｓ ｖ ｅ ｎ ｔ ｉ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｐｅ ｅ ｄ． Ｔｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕｌ ｔ ｓ ｃ ａ ｎ ｓ ｅ ｒ ｖ ｅ ａ ｓ ｒ ｅ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｅ ｅ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ｖ ｅ ｎ ｔ ｉ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｓ ｍｏ ｋｅ ｅ ｘ ｈ ａ ｕｓ ｔ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｉ ｎ Ｓ ｈｉ ｚ ｉ ｙ ａ ｎ ｇ Ｔｕ ｎ ｎ ｅ １ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ：ｒ ａ ｉ ｌ ｗａ ｙ ｓ ｈ ｉ ｅ ｌ ｄ ｔ ｕｎ ｎ ｅ ｌ ；ｆ ｉ ｒ ｅ ｓ ｍｏ ｋ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ；ｎ ｕ ｍｅ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
ｎ
洋水 下盾 构 铁 路 隧 道 为 研 究 对 象 ， 采用 Ｆ Ｄ Ｓ ４ ． ０对 一 ３ ％坡 度 隧道 列车 头部 １ ５ Ｍ Ｗ 火 灾时， 烟 气在 １ 、 ２ 、 ３ ｍ ／ ｓ 和 ４ ｍ ／ ｓ 等纵 向风 速 下 的控 制 效 果 进 行 模 拟 计 算 。 对 比 分 析 不 同风 速 下 隧 道 内火 灾烟 气 的 温 度 、 能见度 、 Ｃ Ｏ 浓 度 等
Ⅳ
ｎ
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隧道火灾中火羽流特性的数值模拟
摘 要 ： 用 Ｆ ｕ ｎ 软 件 对 隧道 火 灾 中 火羽 流特 性 进 行 了 利 ｌｅ ｔ
模 拟 分析 ， 究 了隧 道 坡 度 对 火羽 流 的 影 响 ， 前 人 所 进 行 的 研 与
动 方 ： ＿８， ［ｏ ｏ］ 量程 ｐ ８２，ｕ ＿ ／ｕ ｉ （＋ ）
罟 ｌＯ） （ ｕ＋２Ｐ ｊ —ｅ 』 ５ｇ 十
Ｓ ｒ ｃ ｍｅ ｒ等 人 在 ２ ０ ｔｕ ｋ ｉ ｅ ０ ４年 Ｉｔ ．Ｎｕ ｒ ｎ．Ｊ ｍｅ．Ｍｅｈ ｔ． Ｆ ｕｄ ｌｉｓ上 发 表 的题 为 “ ｄ ｌｎ ｎ ｉ ｌｔ ｎ ｏ Ｍｏ ｅｌ ｇ ａ ｄ ｓ ｉ ｍｕａｉ ｆ ｏ ｆ ｅ ｅ ｉ ｅｔｎ ｅ ” ｉ ｓ ｎｖ ｈｃ ｕ ｎ ｌ 的文章 ， Ｎ一 ｒ ｉ ｌ ｓ 对 ． Ｓ方程 进行低 马
（ ２ ）
Ｄ ｔ一
（） ＿ 罢
（ ３ ）
熹（ ｓ ＋ ∑ ∑ Ｖ ＋ ｓ ． ｔ ）
随着世 界经济 的发 展 ， 们对 交通 、 人 运输 的要求 越 来越 高 。地 铁 、 路 、 车穿 山隧道 甚至 海底 隧道不 断 公 火
出现 ， 以缓解 日益增 长 的交通 压力 。 而地铁 运 营安全 是 非常 突出 的问题 ， 隧道 内空 间 相对 封 闭 ， 散条 件差 ， 疏
称分布将被破坏 Ｒ ｆ ｌ ａ ｅｔ ０— ａ ｄ ｒ 等人研 ａ ｅ Ｂ ｌ ｓ ｒｓＴ ｊ ｕａ ａ ｌ ｅ ａ
究 了 隧 道 坡 度 对 火 灾 时 隧 道 通 风 的 影 响 。Ｇ． Ｔ．
Ａｔｉｓ ｎａ ｄＹ． ｋｎ ｏ ｎ ｗｕ对倾 斜 隧 道 烟 气 排 放 的 临界 速
方形 成热 羽流 ， 羽流 上升且 不断 卷吸周 围 的冷空气 。 热
当热羽 流上 升至 顶篷 时 ， 将会 形 成 两股 气 流 分别 以相 反 的方 向沿 着隧 道顶棚 传播 。如果 火源两 侧 的建筑 结 构 和障 碍物 是对 称 分布 ， 理论 上 上 升 的热 羽流 和 两 股 气 流也应 该是对 称分 布的 。 ． Ｌ Ｈ．Ｈｕ等人 研 究 了火 灾
模 拟 分析 ， 究 了隧 道 坡 度 对 火羽 流 的 影 响 ， 前 人 所 进 行 的 研 与
动 方 ： ＿８， ［ｏ ｏ］ 量程 ｐ ８２，ｕ ＿ ／ｕ ｉ （＋ ）
罟 ｌＯ） （ ｕ＋２Ｐ ｊ —ｅ 』 ５ｇ 十
Ｓ ｒ ｃ ｍｅ ｒ等 人 在 ２ ０ ｔｕ ｋ ｉ ｅ ０ ４年 Ｉｔ ．Ｎｕ ｒ ｎ．Ｊ ｍｅ．Ｍｅｈ ｔ． Ｆ ｕｄ ｌｉｓ上 发 表 的题 为 “ ｄ ｌｎ ｎ ｉ ｌｔ ｎ ｏ Ｍｏ ｅｌ ｇ ａ ｄ ｓ ｉ ｍｕａｉ ｆ ｏ ｆ ｅ ｅ ｉ ｅｔｎ ｅ ” ｉ ｓ ｎｖ ｈｃ ｕ ｎ ｌ 的文章 ， Ｎ一 ｒ ｉ ｌ ｓ 对 ． Ｓ方程 进行低 马
（ ２ ）
Ｄ ｔ一
（） ＿ 罢
（ ３ ）
熹（ ｓ ＋ ∑ ∑ Ｖ ＋ ｓ ． ｔ ）
随着世 界经济 的发 展 ， 们对 交通 、 人 运输 的要求 越 来越 高 。地 铁 、 路 、 车穿 山隧道 甚至 海底 隧道不 断 公 火
出现 ， 以缓解 日益增 长 的交通 压力 。 而地铁 运 营安全 是 非常 突出 的问题 ， 隧道 内空 间 相对 封 闭 ， 散条 件差 ， 疏
称分布将被破坏 Ｒ ｆ ｌ ａ ｅｔ ０— ａ ｄ ｒ 等人研 ａ ｅ Ｂ ｌ ｓ ｒｓＴ ｊ ｕａ ａ ｌ ｅ ａ
究 了 隧 道 坡 度 对 火 灾 时 隧 道 通 风 的 影 响 。Ｇ． Ｔ．
Ａｔｉｓ ｎａ ｄＹ． ｋｎ ｏ ｎ ｗｕ对倾 斜 隧 道 烟 气 排 放 的 临界 速
方形 成热 羽流 ， 羽流 上升且 不断 卷吸周 围 的冷空气 。 热
当热羽 流上 升至 顶篷 时 ， 将会 形 成 两股 气 流 分别 以相 反 的方 向沿 着隧 道顶棚 传播 。如果 火源两 侧 的建筑 结 构 和障 碍物 是对 称 分布 ， 理论 上 上 升 的热 羽流 和 两 股 气 流也应 该是对 称分 布的 。 ． Ｌ Ｈ．Ｈｕ等人 研 究 了火 灾
隧道火灾疏散安全性的数值模拟分析
第３ ７卷 第 ５期
２ ０ １ ３年 １ Ｏ月
武汉 理工 大学 学报 （ 交 通科学 与 工程版 ）
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｗｕ ｈ ａ ｎ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
（ Ｔｒ ａ ｎ ｓ ｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ＆ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ）
生头晕 、 乏力 等不适感 ； 随着 浓度 的增 加 ， 会产 生头
隧道 由于其 特 殊 的空间结 构 ， 一旦 发生火 灾 ，
后果 极其 严重 ． 发 生火灾 后 ， 保证人 员 安全地 疏 散 是减 少灾 害损 失 的 重要 工 作 ． 前 人 的研 究 集 中 在 具体 的放 排烟 、 喷 淋降温 灭火 、 应 急救援 体 系建立 等方 面 ， 如舒 宁 等Ｌ １ ］ 研 究 烟 气 在 隧 道 中的 流 动情
２ 数 值模 拟
２ ． １ 模 拟软 件介 绍
１ 疏 散 条 件
火灾 过程 中 ， 对 人 员 疏散 影 响最 大 的 ３个 因
本 文使 用 的 Ｆ ＤＳ软件 是 美 国 国家 标 准 研 究 所 开发 的计算 流 体 力 学 火灾 数 值 模 拟 软件 ， 专 门 用 于研究 火 灾过 程 中烟气 的传 播 ． 它 使 用 大涡 模 拟（ Ｌ Ｅ Ｓ ） 方法 和直接 数值 模拟 （ Ｄ Ｎｓ ） 方法 处理 湍
江（ １ ９ ８ ８ 一） ： 男， 硕士生 ， 主要 研究 领 域 为通 风 、 火 灾 安 全 技 术
・
１ ０ ６ ０ ・
武汉理工大学学报（ 交通科学与工程版）
２ ０ １ ３ 年
２ ０ １ ３年 １ Ｏ月
武汉 理工 大学 学报 （ 交 通科学 与 工程版 ）
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｗｕ ｈ ａ ｎ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
（ Ｔｒ ａ ｎ ｓ ｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ＆ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ）
生头晕 、 乏力 等不适感 ； 随着 浓度 的增 加 ， 会产 生头
隧道 由于其 特 殊 的空间结 构 ， 一旦 发生火 灾 ，
后果 极其 严重 ． 发 生火灾 后 ， 保证人 员 安全地 疏 散 是减 少灾 害损 失 的 重要 工 作 ． 前 人 的研 究 集 中 在 具体 的放 排烟 、 喷 淋降温 灭火 、 应 急救援 体 系建立 等方 面 ， 如舒 宁 等Ｌ １ ］ 研 究 烟 气 在 隧 道 中的 流 动情
２ 数 值模 拟
２ ． １ 模 拟软 件介 绍
１ 疏 散 条 件
火灾 过程 中 ， 对 人 员 疏散 影 响最 大 的 ３个 因
本 文使 用 的 Ｆ ＤＳ软件 是 美 国 国家 标 准 研 究 所 开发 的计算 流 体 力 学 火灾 数 值 模 拟 软件 ， 专 门 用 于研究 火 灾过 程 中烟气 的传 播 ． 它 使 用 大涡 模 拟（ Ｌ Ｅ Ｓ ） 方法 和直接 数值 模拟 （ Ｄ Ｎｓ ） 方法 处理 湍
江（ １ ９ ８ ８ 一） ： 男， 硕士生 ， 主要 研究 领 域 为通 风 、 火 灾 安 全 技 术
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１ ０ ６ ０ ・
武汉理工大学学报（ 交通科学与工程版）
２ ０ １ ３ 年
公路隧道火灾事故污染数值模拟与分析
２ １ 源 ．
莒△ ）芒旦 ｄ
隧道 内火 源主要 是 随时 间 ｔ 而变 化 。在一 维情况 下 ， 源可 简 化为 一点 源或 线源 （ 用一 火 可 系列 点源模拟 ） 。为此 ， 点源 情况 给 出以下 火源 变化函数 ： 按
ｆ一ｆｅ ｐ（ ／ ｏｘ 一ｔ Ｎ） （） ３
ｆ 一０时 的火源 工况 ； 一ｔ ｏ —ｔ ｆ 时刻 的 火源 工 况 ； Ｎ一一 常数 。 为便于 分析 ， 火源 等效 为污 把 染 源处 理 ， 则有
坂 隧道 火灾 ，９ ６ 英法 海底隧道 火灾 ，９ ９ 法 国及意 大利 间的 Ｍｏ ｔ ｌｎ １９ 年 １９ 年 ｎ ａ ｃ隧道 火灾 及澳 Ｂ 大利亚 Ｊｕ ｒ ａ ｅｎ隧道火 灾都是 震惊于世 的 。对此 ， 路隧 道 火灾研 究工 作 己引起 了国际 上 的高 公 度重视 。近 二三 十年 来 ， 日本 、 瑞士 、 奥地 利等 国纷纷 进行 研 究和实地 模拟 隧道 火灾试 验 ， 究 研 隧 道火 灾的危 害 性及其 消 防对 策 。我 国城 市建 设等 有关 部门 也针对 隧道 防火 设计 问题 开 始进 行 研究 ， 由于 各种原 因 ， 但 工作 开展较 缓慢 。 目前 为止 ， 国仍 没有专 门的公路 隧道 设计 防 火 到 我 规 范 。因此 ， 文试 图对 短时 间 内隧 道 内的空气 动 力学行 为 、 本 火源的 变化及 污染 物的 变化 等通 过 一维 对 流扩 散方 程进行 数值 模拟 ， 结合 隧道 火灾 实验 报 告建 议性 给 出一 污 染物 浓 度 计算 并
（ ２ ）
￡ 、Ｔ Ｄ 由经 验公 式事 先给 出。 研 究表 明 ，ｎ 有 １ － ～１ －ｍ ／ Ｔ ￡、 ｎ 据 ￡具 Ｔ ０ ｓ ４ ｓ的数 量级 ， ０ ￡ ｔ具有 １ －～ ２ ０
莒△ ）芒旦 ｄ
隧道 内火 源主要 是 随时 间 ｔ 而变 化 。在一 维情况 下 ， 源可 简 化为 一点 源或 线源 （ 用一 火 可 系列 点源模拟 ） 。为此 ， 点源 情况 给 出以下 火源 变化函数 ： 按
ｆ一ｆｅ ｐ（ ／ ｏｘ 一ｔ Ｎ） （） ３
ｆ 一０时 的火源 工况 ； 一ｔ ｏ —ｔ ｆ 时刻 的 火源 工 况 ； Ｎ一一 常数 。 为便于 分析 ， 火源 等效 为污 把 染 源处 理 ， 则有
坂 隧道 火灾 ，９ ６ 英法 海底隧道 火灾 ，９ ９ 法 国及意 大利 间的 Ｍｏ ｔ ｌｎ １９ 年 １９ 年 ｎ ａ ｃ隧道 火灾 及澳 Ｂ 大利亚 Ｊｕ ｒ ａ ｅｎ隧道火 灾都是 震惊于世 的 。对此 ， 路隧 道 火灾研 究工 作 己引起 了国际 上 的高 公 度重视 。近 二三 十年 来 ， 日本 、 瑞士 、 奥地 利等 国纷纷 进行 研 究和实地 模拟 隧道 火灾试 验 ， 究 研 隧 道火 灾的危 害 性及其 消 防对 策 。我 国城 市建 设等 有关 部门 也针对 隧道 防火 设计 问题 开 始进 行 研究 ， 由于 各种原 因 ， 但 工作 开展较 缓慢 。 目前 为止 ， 国仍 没有专 门的公路 隧道 设计 防 火 到 我 规 范 。因此 ， 文试 图对 短时 间 内隧 道 内的空气 动 力学行 为 、 本 火源的 变化及 污染 物的 变化 等通 过 一维 对 流扩 散方 程进行 数值 模拟 ， 结合 隧道 火灾 实验 报 告建 议性 给 出一 污 染物 浓 度 计算 并
（ ２ ）
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双火源隧道火灾数值模拟
崔心源;赵金龙;姚勇征;袁沙沙;吴兵;黄弘
【期刊名称】《中南大学学报:自然科学版》
【年(卷),期】2022(53)6
【摘要】为了给隧道内双火源事故风险评估和人员疏散提供参考,构建了隧道双火源火灾FDS数值模型,开展不同火源宽度和间距下的双火源隧道火灾模拟,研究了隧道内近顶板纵向温度、火源中心火场温度、隧道流场以及火场附近热辐射的分布规律。
研究结果表明:隧道双火源火灾由于火源间相互影响,火场内会形成热量和烟气的积聚;随着火源宽度增加,火源的单位面积热释放速率减小,隧道内最高温度迅速减小,隧道开口处温度基本保持不变,因此,远端纵向温度衰减因子逐渐减小;双火源之间靠近地面的温度呈现“凹”形分布,且大部分区间温度基本保持稳定,稳定温度随火源宽度增加呈现上升趋势;隧道内烟气最大流速出现在火羽流内部,受火源间距影响小,而受宽度影响大;伴随宽度增加,隧道内最大流速减小,浮力效应减弱,烟气层厚度增加,烟气沉降效应明显;双火源间近地面位置处的辐射受火源间距影响大,而受宽度影响小;随着火源间距增加,辐射强度迅速下降,但仍会对救援人员造成较大伤害。
【总页数】13页(P2255-2267)
【作者】崔心源;赵金龙;姚勇征;袁沙沙;吴兵;黄弘
【作者单位】中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院;中国建筑科学研究院有限公司;清华大学公共安全研究院
【正文语种】中文
【中图分类】U458.1
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