竖井型城市隧道火灾烟气流动模拟分析
自然风对城市自然通风隧道火灾烟气浓度场的影响分析
*2010年12月洁净与空调技术C C &A C 第4期自然风对城市自然通风隧道火灾烟气浓度场的影响分析解放军理工大学茅靳丰*马晓光周俊摘要运用FDS （Fire Dynamic Simulation ）火灾模拟软件对不同自然风速风向条件下的某竖井型自然通风隧道火灾进行了数值模拟，并对模拟的结果进行了对比分析，得到了隧道外自然风风速风向的不同对隧道内火灾时烟气浓度场的影响规律。
关键词自然通风；城市隧道；火灾；烟气浓度场；数值模拟An Ana lys is o f the Na tural V e ntila tion City Tun ne l th at Air V e lo cityan d Dire c tion fro m the Environm e nt ha s th e Im pa c tion son the Conc e ntration Fie ld o f the Fire Sm okeMao Jinfeng,Ma Xiaoguang and Zhou JunAbstract This paper adopts FDS (Fire Dynamic Simulation)which is a software to conduct a numerical simulation when a fire happens in the natural ventilation city tunnel with vertical shafts.The paper has got the variation of the concentration field of the fire smoke and then analyzed the result that the air velocity and direction from the environment has the impac-tions on the concentration field of the fire smoke.Keywords Natural ventilation;City tunnel;Fire;Concentration field of the fire smoke;Numerical simulation茅靳丰，男，1962年生，教授，博士生导师210007南京解放军理工大学E-mail:zheli86@ 收稿日期：2010-9-70引言城市地下空间的综合开发是解决城市人口、资源、环境三大难题的重大措施，合理的开发和利用地下空间对于缓解城市人口拥挤、城市用地紧张、节约耕地保护自然环境起到了积极的作用，而城市交通系统的地下化，是良好利用地下空间的一个重要内容。
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 ．
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（） 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
隧道竖井自然排烟原理分析
表示
：
动状 态 ， 对排烟 竖井进行 流体 力学 分析 。为便 于分 析 ，
进行 下列 简化和假 设 ：
， ，
２ ｇ
＋ ： ＋ ＋ ＋
ｙ Ｚ ｇ
ｙ
（） １
式 中 Ｐ， 一 相 对于截 面 １截 面 ２处 的绝对 压强 ，ａ 。 、 Ｐ；
，
（） １假设烟流为理想气体 ， 且忽略温度变化对密度
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车辆运行活塞效应以及隧道内热空气因其密度差而产
生 的 浮力效 应 ， 引入 外 界空 气 以冷却 隧道 ， 排除 余 热 、 余 湿 。本 文对隧 道竖井 自然排 烟原 理及 其相关 影 响 因 素 进行 了分析归 纳 。
Ｐ — ＝ ｌ （ｄ—ｈ ） （ ｌｂ） （ ｚ ： ＋ （ 一Ｚ ）（ ） ＋ ６— ２＝ ＾ｌ ２ ｌ ｇ 一 ）ｐ ｔ ３
程， 同时忽 略烟 流沿 隧道 轴 向的静 压变 化 。 在此基 础上 可 得火 区下 游火 风压 的理 论计 算公 式 ：
ｆ
Ａ （ — ）ｓ ／ｘ ｈ＝ｊ Ｐ Ｐｇｉ ￣ ｋ ｄ ｎ
技 术 交 流
隧道竖井 自然排烟 原理分析
茅靳 丰 ， 黄玉荣 ， 黄玉 良， 马 晓光 ， 朱正亮
（ 放 军 理 工大 学 工 程兵 工 程 学 院 。 苏 南 京 ２ ０ ０ ） 解 江 １ ０ ７
● ’ 。 。 ’ ’ ’ ’ 。 ’ 。 。 。 。 。 。 。 。 ’ 。 。 。 。 ’ 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 ’ ’ 。 。 。 。 。 。 。 ’ 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 ’ 。 。 。 。 。 。 ’ 。 。 。 。 。 。 。 ’ ’ 。 ●
隧道火灾发展特性及竖井自然排烟方法研究
隧道火灾发展特征及竖井自然排烟方法研究1、本文概述本文旨在深入探讨隧道火灾发展特征的复杂性及其对隧道安全运行的重大影响，系统研究竖井自然排烟方法在应对此类灾害中的应用潜力和优化策略。
隧道作为重要的交通基础设施，一旦隧道内部发生火灾，由于空间封闭、通风条件有限、车辆密集等因素，火灾往往迅速蔓延，积聚高温和浓烟，严重威胁人员安全和隧道结构的完整性。
准确认识隧道火灾的发展特点，研究有效的控制措施，具有极高的现实意义和紧迫性。
本文将详细分析隧道火灾的发展过程，包括初始火源的特征、火焰传播模式、热释放速率的变化以及烟雾的流动和扩散特征。
通过分析国内外典型隧道火灾案例，结合燃烧理论和数值模拟方法，揭示火灾发展过程中关键参数（如温度、烟气浓度、耗氧量等）的空间分布特征和时间演变模式，为评估火灾风险等级和制定应急响应策略提供科学依据。
针对隧道火灾排烟的核心问题，本文将重点研究竖井自然排烟方式的原理、设计原则和实施效果。
竖井作为连接隧道和地面的垂直通道，可以通过其烟囱效应实现自上而下的烟气排放，有望成为一种经济、高效、环保的排烟方式。
我们将从流体动力学和热力学的角度分析立井排烟系统的运行机制。
通过理论计算和CFD（计算流体动力学）模拟，我们将探讨不同竖井结构参数（如直径、深度、开口位置等）、环境条件（如风速、风向、温度梯度等）和火灾规模对排烟效率的影响，以确定竖井设计参数和适应性范围的最佳组合。
本文还将探讨竖井中的自然排烟方法和隧道中现有通风设施的协同效应，以及在火灾场景中实现快速排烟、冷却和保持能见度的综合策略。
这包括对现有通风系统进行智能化改造的建议，以及如何在紧急情况下通过调整通风模式、启用备用排烟设备等来补充立井排烟，以最大限度地减少火灾隐患，确保人员疏散安全。
为了验证理论研究成果的实际应用价值，本文将结合具体的隧道工程实例，对竖井自然排烟方案进行设计、模拟和验证，并对其经济效益进行评价。
预期的研究成果不仅丰富了隧道消防科学的理论体系，为相关政策制定和行业标准修订提供了参考，还为隧道设计、施工和运营管理单位提供了实用、技术先进的防火应急预案，将有效提高我国隧道消防安全的整体水平。
城市隧道竖井型自然排烟安全性分析
援的最佳路线 ， 总结 出竖井型 自然通 风隧道 火灾时的最不利 Ｔ况 ， 并 ‘ 在此基础 上对南京城东干道 的最 不利火灾 Ｉ
况 的安全性进行 了分析 。 关键词 ： 城市隧道 自然通风 火灾 安全性
Ｔｈｅ Ａｎ ｙｚ ｏｆｔ ａｌ ｅ ｈｅ Ｎａｔ ａｌＶｅｎｔ ｌ ｉ ｕｒ ｉ ａｔ ｏｎ Ｔｕｎ ｎｅｌ ｆ ｙ ｉｈ Ｖｅｒ ｉ Ｓａ ｅｔ ｗ ｔ ｔｃａｌＳｈａ ｔ ｆｓ
ａｔ ｒ ｏａ —ｕ ｎｅ ｏ ｓ ｒ ｏ ｄ ｔ ｎ． ｒｅ ｒ ｄ ｔ ｎ ｌｎ ｔ ｗ ｒ ｔ ｅｃ ｎ ｉｉ ｙ ｉ ｈｅ ｉ ｆ ｏ Ｋｅ ｗ ｏｒ ： ｃｔ ｎ ｌ ｎ ｔ ｒ ｌ ｅ ｔｌｔ ｎ， ｒ ， ａｅｙ ｙ ｄｓ ｉｙｔ ｕｎ ｅ， ａｕ ａ ｎ ｉ ｉ ｆ ｅ ｓ ｆ ｔ ｖ ａｏ ｉ
第３ ０卷 第 ４期 ２ ｌ 年 ｇ月 ０１
建 筑 热 能 通 风 空 调
Ｂｕｉ ｎ ｅ ｇ ＆ Ｅｎｖｒ ｎｍｅ ｔ ｌ ｇＥｎ ｒ ｙ ｄｉ ｉｏ ｎ
Ｖｏ． ４ １ ３０ Ｎｏ． Ａｕ ． ｇ ２０１ ３ ２－３ １． ５
文章 编 号 ：０ ３０ ４ （ ０ １０ ３ — １０ —３ ４ ２ １ ）４０２４
ｗｏｓ ｆ ｅｃｎ ｉｏ ｆ ａ ｒｌ ｅｔａｉ ｉ ｎ ｅ ｗｔ ｅ ｉａ ｓａ ｓ ａｄａａ ｚｓ ｈ ａ ｔ ｏ ａｊ ｇｃｔ ｅｓ ｒ ｒ ｏ ｄｔ ｎｏ ｔ ａ ｖｎｉ ｔ ｎｃ ｔ ｎｌ ｉ ｖ￣ｃｌ ｈ ｆ ， ｎ ｎｌ ｅ ｅｓｆ ｙ ｆ ｎｉ ｉ —ａｔ ｔ ｉ ｉ ｎ ｕ ｌｏ ｔ ｕ ｈ ｙ ｔ ｙ ｔ ｅ Ｎ ｎ ｙ
隧道火灾烟气流动的数值模拟
隧道火灾烟气流动的数值模拟
张进华;杨高尚;彭立敏;欧阳心和
【期刊名称】《公路工程》
【年(卷),期】2006(031)001
【摘要】分析了隧道火灾的特点,运用场模拟的方法,利用商业CFD软件PHOENICS 3.5对一工程实例进行了数值模拟,研究了不同纵向通风速度下,该公路隧道火灾烟气的浓度场、温度场等的蔓延规律,为研究烟气的流动情况和制定疏散方案提供重要参考依据,并提出了控制火灾、满足火灾救援和人员疏散的有效措施【总页数】5页(P4-8)
【作者】张进华;杨高尚;彭立敏;欧阳心和
【作者单位】湖南省交通规划勘察设计院,湖南,长沙,410008;中南大学,土木工程学院,湖南,长沙,410015;中南大学,土木工程学院,湖南,长沙,410015;邵怀高速公路公司,湖南,邵阳,422000
【正文语种】中文
【中图分类】U453.5
【相关文献】
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3.隧道火灾烟气流动的数值模拟研究 [J], 周颖
4.公路隧道火灾烟气流动的数值模拟 [J], 雷兵
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城市交通隧道火灾工况特性及烟控技术分析_李炎锋
第28卷第11期2012年11月建筑科学BUILDING SCIENCEVol.28，No.11Nov．2012［文章编号］1002-8528（2012）11-0075-06城市交通隧道火灾工况特性及烟控技术分析李炎锋，李俊梅，刘闪闪（北京工业大学建筑工程学院，北京100124）［摘要］由于城市公路交通隧道能够疏散城市地面交通、减少道路用地，其建设数量和规模随着城市的发展日益增加。
城市交通隧道最主要的灾害是火灾，本文在分析城市交通隧道相对于山区公路隧道在隧道结构、车流密度、火灾规律等方面特点的基础上，对其消防难点以及关键技术进行探讨，并指出了城市交通隧道火灾安全未来研究的方向。
研究表明：国内城市交通隧道主要采用纵向通风模式，坡度、出入口、竖井设置对控制烟气的临界风速影响远大于非城市公路隧道。
采用数值模拟技术结合局部现场试验是研究隧道火灾烟气扩散合理可行的手段，开展隧道火灾羽流复杂的时空行为基础研究以及发展场－网模拟技术将有益于城市交通隧道通风、防排烟设计和火灾安全水平的提高。
［关键词］城市交通隧道；火灾；通风；烟气［中图分类号］U45；TU96+7；TU921［文献标识码］AAnalyses on Fire Scenarios Character and Smoke Control Technology in Urban Traffic TunnelsLI Yan-feng ，LI Jun-mei ，LIU Shan-shan （College of Architecture and Civil Engineering ，Beijing University of Technology ，Beijing100124，China ）［Abstract ］With the development of city ，the quantity and scale of urban traffic tunnel are increasing because urban traffic tunnel can cut down the city ground traffic and reduce the land use for road．Fire is the most important disaster of urban traffic tunnel．The specialties in tunnel structure ，traffic flow density and fire character of urban traffic tunnel are analyzed by comparing with those for non-city road tunnel．The difficulties and key technology for fire safety engineering are discussed and future research directions for fire safety are pointed out．The following conclusions can be drown that longitudinal ventilation mode is mainly adopted in current urban traffic tunnels in China．The influences of urban traffic tunnel slope ，the positions of tunnel portal ，entrance-exit and shaft on critical velocity for smoke control are more important than that for non-city traffic tunnel．Combing numerical simulation method with a local full-scale test is a reasonable and reliable technology for studying smoke propagation in urban traffic tunnel．The fundamental researches on complex time-space behavior of tunnel fire plume and development of hybrid field-network simulation method would be benefit for designing ventilation ，smoke control system and enhancing the fire safety level of urban traffic tunnel．［Keywords ］urban traffic tunnels ，fire ，ventilation ，smoke［收稿日期］2012-06-10［基金项目］国家自然科学基金面上项目（50878012）城市与工程安全减灾教育部重点实验室重点项目（004000546612016），北京市科学技术研究院创新团队计划项目（IG201206N ）［作者简介］李炎锋（1971-），男，博士，教授［联系方式］liyanfeng@bjut．edu．cn1引言随着城市建设规模的日益增加，城市公路交通隧道（以下称城市交通隧道）作为立体交通方式之一，不仅可以缓解城市交通压力，解决交通干线跨江越海受到的限制，而且可以缩短线路里程，降低对周围环境和人民生产、生活的影响［1］。
某公路隧道火灾烟气流动规律研究
某公路隧道火灾烟气流动规律研究随着交通的快速发展，公路隧道作为重要的交通基础设施在现代社会中发挥着重要的作用。
然而，隧道火灾作为一种灾害事故，不仅会造成财产损失，还会造成人员伤亡。
因此，研究隧道火灾烟气的流动规律对于提高隧道火灾的防控能力具有重要意义。
隧道火灾烟气的流动规律研究主要涉及烟气扩散、温度场和速度场等方面。
首先，烟气扩散是隧道火灾烟气流动的重要特征之一。
烟气会随着火源释放，由于热浮力的作用而向上升腾，并在隧道内部形成一定的流动模式。
其次，在火灾发生后，隧道内的温度场会发生剧烈变化。
火源的热辐射会使得隧道内部空气温度升高，而火灾烟气的热浮力也会导致温度场的不均匀分布。
最后，火灾烟气的速度场对于研究隧道火灾的传播和烟雾控制具有重要意义。
火灾烟气的速度分布会受到隧道内部结构和气流影响因素的影响，因此了解火灾烟气在隧道内的速度场分布对于实施有效的烟雾控制具有重要意义。
为了研究隧道火灾烟气的流动规律，研究人员采用了实验和数值模拟相结合的方法。
实验通常通过设置模拟火源和烟雾生成器来模拟隧道火灾烟气的产生和流动过程，并通过测量和观察来获取相关数据。
数值模拟则通过建立数学模型，采用计算流体力学方法对隧道火灾烟气的流动进行模拟和分析。
这两种方法相互验证，可以更全面和准确地研究隧道火灾烟气的流动规律。
在研究过程中，研究人员发现了一些重要的规律。
例如，火灾烟气扩散的范围和速度与火源能量和隧道内部结构有关。
火源能量越大，烟气扩散范围越广，速度越快。
隧道内部的结构也会影响烟气的流动，例如隧道壁面的光滑度和隧道的通风情况。
此外，火灾烟气的速度分布也受到隧道入口和出口的影响，入口和出口的布置会影响烟气的流动路径和速度分布。
综上所述，某公路隧道火灾烟气流动规律的研究对于提高隧道火灾的防控能力具有重要意义。
通过实验和数值模拟相结合的方法，我们可以更。
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ｂ ｅ ｒ ｐ ｅ ． ｉ ｏ ｃｕ ｉｎ ｈ ｓｓ ｍｅｔ ｅ ｒ ｔｃ ｌｓｇ ｉ ｃ ｎ ｅｆ ｒｔ ｅｃ ｎ ｔｕ ｔｏ ｆ ｉ ｕ ｎ ｌ ｔ ｅｔｃ ｌ ｌ． ｅ ｎ ｐ ｏ ｏｓ ｄ Ｔｈ ｓｃ ｎ ｌ ｓｏ ａ ｏ ｏ ｅｉａ ｉ ｎ ｆ ａ ｃ ｈ ｏ ｓｒ ｃｉ ｎ ｏ ｔ ｔｎ ｅ ｈ ｖ ｒｉａ １ ｈ ｉ ｏ ｃｙ ｉ ｗ ｗｅ Ｋ ｅ ｗ ｏ ｄｓＣｉ ｎ ｅ； ｒｉａ ｌ Ｆｒ ｍｏ ｅ Ｓｉ ｌ ａｉ ｎ ｙ ｒ ｔ ｔ ｎ ｌＶｅ ｔ ｌ ｙｕ ｃ ｗｅｌ ｉｅｓ ｋ ； ｍｕ ｔｏ ；
２）燃 烧 模 型
在 Ｃ Ｄ 火灾 模 拟 过 程 中主要 包 含 ３种 燃烧 模 Ｆ
型 ，分 别是 ：ＶＨＳ （ ｏｕ ｔ ｃ ａ ｓｕ ｃ ｄ １ Ｖ ｌｍｅｒ ｔ ｏ ｒｅＭｏ ｅ） ｉ Ｈｅ
｝ 涂 江 峰 ，男 ， ｌ ８ ９ ９年 ３月生 ， 硕 士研 究 生 ２１ ０ ７ 地 址 ：江 苏省 南京市 白下 区海 福巷 １ ００ 号
１ ３８ｌ ４５２１ ７ｌ ０
能量 守恒 及化 学 反应 的定 ，【。火灾释 放 出大 量 的 律 】
热 ，空气 的浮升运 动十 分 强烈 ，此 时空 气密度 的变
ａ
ｍ 的隧 道 段 ，这 段 隧 道 中 的暗 埋 段 是 隧道 中最 长 的 。当火 灾发 生在 ２ ０ｍ 暗 埋段 时 ， 由于 两端 均 为 ３ 半 敞开段 ，火 区两 端 的流动 阻力 相 当 ，高温烟 气 只
一ｐ ） ＋
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湍动能 ｋ 程 ： 方
关键 词 城 市隧道 ；竖井 ；火灾 烟气 ；模 拟
Ｓｉ ｍｕｌｔｏ ｎ ａ ｙ ｉ ｆ ｈ ｉ ａ ｉ ｎ ａ ｄ Ａｎ ｌｓ ｓ ｏ ｅ Ｆ ｒ Ｓｍｏｋ ｔ ｕ ｎ １ ｔ ｅ ｔｃ ｌ ｅ Ｉ ｔ ｅ ｅ ｉ Ｃｉ Ｔ ｎ ｅ ｈ Ｖ ｒｉ ａ ｌ ｎ ｖ ｗｉ Ｗ
呶 毒］ — 托 Ｉ苦 ＋ Ｏ＋ 譬ｃ ｏｘ 半 ｐ 、 ； ｋ ） ’ ４
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式 中： ｉ ，Ｘｊ 为 空 间 坐 标 的 分 量 （ ） ，Ｘｋ ｍ ；Ｕｉ ，
Ｕ 为 风 速 的 分 量 （ ｓ ；ｔ 时 间 （ ；Ｐ 为 ｍ／ ） 为 Ｓ）
ｅ ｈ ｕ ｔ ｇｒ ｑ ｉｅ ｎ ｒ ｏ ｄ ｔｏ ｆｔ ｅｃｔ ｎ ｅ ａ ｅ ｎ ｓ ｖ ｄ Ｔｈ ａ ｉ ｅ ｕ ｒ ｍｅ ｔ ｆｓ ｆ ｓ ａ ｅｈ ｖｅ ｘ ａ ｓｉ ｅ ｕ ｒ ｍｅ ｔｉ ｆ ｅｃ ｎ ｉｉｎｓｏ ｉｙｔ ｎ ｌ ｓｂ ｅ ｏｌｅ ． ｅｂ ｓｃｒ ｑ ｉｅ ｎ ｓｏ ｅｅ ｃ ｐ ａ ｎ ｎｉ ｈ ｕ ｈ ａ
０ 引 言
随着 城市 隧道建 设 的高速 发展 以及 城市 节 能环 保 要 求 的提 出， 自然 通风 在城 市 隧道通 风方 式 的选
择 中越 来越 受 到重视 。竖 井型 城市 隧道采 用 自然通
和军 区 隧道两 段 ，其 中 白下路 隧道全 长 ８ ０ｍ，军 ９
区隧 道全 长 １７ ７ ０ｍ。每段 隧道 均含 ３种 结构形 式 ： 位 于 隧道进 出 口的敞开段 、顶部 开 口的半 敞开段 和
化 已不 可忽视 ，必须考 虑浮 升力 的影 响 。由于火 灾 引起 隧道 内的空气 流速 较低 ，空气 的压 缩性可 以忽 略 ， 因此 火灾 时 的流场 为具有 浮升 力作用 的典 型 的 三 维 、瞬态 、粘性 、不 可压缩 湍流 流场 。如 果采 用 ｋｓ ． 两方 程湍 流模 型 ，并 根据 Ｂｏ ｓ ｎ ｓ 设 ，则 ｕｉ ｅｑ假 ｎ 流 场 控 制方 程 如 下［ ］ ｓ ：
Ｏ ｐ ｊ） （ｕ ｋ
＿
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能从 半 敞开段 的开 口排 出， 因此 ，选 取 ２ ０ｍ 暗埋 ３ 段 中点位 置 为最不 利 的火灾 工 况 。在 不考 虑沿 隧道
方 向坡度 影 响 的情 况 下 ，为减 小计算 量 ，利用 对称 （ ３）
０ ＯＸｉ
［＋盟 ） ） Ｇ － ｅ （ ］ ｐ ＋
的耦 合采 用 Ｐ Ｓ ＩＯ算 法 ， 时间 差分 采 用全 隐式差 分 格 式 ，计算 时 间步 长 为 ０２ Ｓ ． ，空 间 差 分格 式 选 取
ＱＵＩ ＣＫ格 式 。 ２ 网格划 分 ） 网格 划 分结 果见 图 １ ，考 虑浮 升 力 的影 响 ，火
涡 黏 性 系 数 （ ｇ （ ・）；模 型 常数 ：ｃ ＝００ ｋ ／ｍ ｓ） ．９，
一
是 竖 井 型城 市 隧道 建 设过 程 中迫 切 需要 解 决 的 问 题 ［－ 。本 文 通 过 火 灾 工 况 下 隧 道 内烟 气 流 动 的 ２３ 】 ＣＦ 模 拟 ，研 究火 灾 烟 气 在 自然 排 烟 模 式 下 的规 Ｄ 律 ，确 定 了火灾 工况 下必 要 的通风排 烟 开孔 ， 以及 安 全逃 生 的基 本要 求 。
１１ 数 学模 型 ． １）流 动 模 型 火 灾 过 程 中各 状 态 参 数 如密 度 、速 度 、压 力 及温 度遵 循 自然 界普遍 成立 的质 量守恒 、 动量 守恒 、
１ 模 型 建 立
南京城 东干 道隧 道是 贯 穿南京 市区 南北 的一条 城 市 公 路 隧道 ，全 长 ２ ６ ６ ０ｍ。该 隧 道包 含 白下 路
ｃ ＝ ．４ ＝ ．２ １４ ， １９ ， 组分 浓度 ， 厂和
源项 。
区 附近 及 隧道 高度方 向的 网格 划 分较 密 ，整个 计算 域 为六 面体 结 构化 网格 ，共计 约 １０ ４个 单 元 。 ０ｘ０ １
＝ ．， １ ０
： ．； 表 示焓 或 １ ３
分别 表 示广 义 扩散 系数 和 广义
ＯＸｔ
动 能耗 散 率 ｓ 程 ： 方
Ｏ Ｘ
性 ，选取 一 半 的隧道 长度进 行 计算 。考 虑到最 长 的 暗 埋 段 将近 ２ ０ ｍ，为 安 全 计 ，计 算 中将 暗埋 段 ５ 加 长 ，因此 最 终 的隧道 计算 长 度为 “ ４ 敞开段 １ ４ｍ ＋ １ ０ｍ 暗埋段 ” ３ ，共 计 ２ ４ ｍ。 ７ １２ 数值 方 法及 边界 条 件 ． １）数 值 方 法 本 文 应用 大 型流 体 力 学计算 软 件 Ｓ ＡＲ— Ｄ 对 Ｔ Ｃ 隧道 内火灾 的烟 气流 动进 行计 算分 析 ，该 软件采 用 的数值 计算 方法 为有 限容 积法 。计算 中压 力与速 度
Ｅ－ ｉ：３ ２ ７ ｌ ＠ｑ ．ｏ ｍａｌ ６ ０ ０ｌ １ ｑｃ ｍ 收稿 日期 ：２ １ １ ． ０ｌ ． ０ ２８
．
２．
２ ２生 ０１
动 量方 程 ：
一
＋
一 ＋（ 一 Ｊ 砉 篝 ‘ ｐ 一 等 ）
＋ （ ）ｇ Ｔ一
（ １ ）
（ ２）
压强 （ ） Ｐａ ；ｇ为 重 力 加 速 度 （ ／） ｍ２ｓ；Ｔ为 烟 气 温 度 （ ） 为 烟 气 基 准 温 度 （ ） Ｐ 为 空 气 ℃ ；Ｔ ℃ ； 密度 （ ｇ ｍ ；卢为 空 气 的 体积 膨 胀 率 （ ／ ； ｋ／ ） １￣ Ｃ） ｋ为 湍 流 动 能 （ ／ ） ｍ２ Ｓ ；ｓ为 湍 流 动 能 的耗 散 率 ２ （ ／ ； 为 空 气 的黏 性 系 数 （ ｇ （ ｓ； ， ｍ ｓ ） ｋ ／ｍ・） 为
顶 部 封 闭的暗埋 段 。 中 自下路 隧道 宽 １ ．５ 其 ２３ ｍ，高
风方 式 ，无需 消耗 电力 ，且可 节省 隧道 建设 和运 营 成本 ，具有 明显 的经 济 性［。 由于 隧道 采用 自然通 ・ 】 风 ，其火 灾工 况下 的排烟 方式 亦采 用 自然排烟 ，因
此， 自然排烟 能否满足 隧道 火灾 工况 下 的排烟 要求 ，
ｓｍｕａｉ ｇａ ｄａ ａｙ ｉｇｔ ｅｓ ｋ ｏ ｉ ｓｄ ｅｔｎ ｅ ｔ ｅａ ｐ ｉａｉ ｎｏ ｒ ｅ ｓ ａｅｃ ｍｐ ｔｔｏ ｌ ｕｄ ｄ ｎａ ｃ ｉ ｌｔ ｎ ｎ ｌｚｎ ｍｏ ｅｆ ｗ ｉ ｅｔ ｕ ｎ ｌ ｈ ｔ ｐ ｌｃ ｔｏ ｆｌ ｇ —ｃ ｌ ｏ ｕ ａｉｎａ ｉ ｙ ｍｉｓ ｎ ｈ ｌ ｎ ｈ ｗｉ ｈ ａ ｌ ｆ
Ｔ Ｊａ ｇ ｅ ｇ Ｚ ｕＰ ｉｅ ， ａ ｕ ｉｎ ｆｎ ， ｈ ｅｇ ｎ ＴｉｎＹｉ ｎ ， ｌ ｇ ＸｕⅥ ｌ Ｌｉ ｕ ｎ ｏ ｉ ｕＪ ｎａ ｄＬ ， ｕＺｈｆ ｎ ｉｅ ｇ
Ａ ｂｓｒ ｃ Ｔｈ ｏｕ ｈ ｅ ｔｂｌｓ ｎ ｒ ｏ ｌｏ ｅｃ ｔ ｕ ｎｅ ｔ ￣ｉａ ｌ， ｄ ｎ ｉ ｎｇｔ ｅｗ ｏ ｓ ｎｎ ｌ ｒ ａ ｅ ｔａｔ ｒ ｇ ｓａ ｉｈｉｇ ｆ ｅｍ ｄｅ ｆｔ ｉ ｔ ｎ ｌｗｉｈｖｅ ｃ １ ｉ ｈ ｙ ｗｅ ｌ ｉ ｅ ｔｆ ｙｉ ｈ ｒｔｔ ｕ ｅ ｅｃ ｓ ， ｉ ｆ
５５ ．５ｍ；军 区 隧道一 部 分隧道 横截 面尺 寸 与 白下 路 隧道 相 同，另一 部 分 隧道 宽 １ ．５ｍ，高 ５７ ２８ ．５ ｍ。 各段 隧道 开 口横 截面 均 为 ７２ｍｘ ． ｍ，两 开 口之 ． ２６
间相 距 ８８ｍ，在 每个 开 口内靠近 隧道 项 部 ，均有 ． 个 宽 ０８ｍ、高 ２０ｍ 的梁 。为 了防 止雨 水进 入 ． ． 隧道 ，各 开 口 ， 军 区 隧 道 中 具 有 一 段 由 “半 敞 开 （ ４ ）一 暗 埋 （ ３ ）一 半 敞 开 （ １ ） １ ４ｍ ２ ０ｍ ３１ ｍ