【摘 要】
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随着城市化进程的加快,地铁因其载客量大、速度快、安全性好等优点,在城市公共交通中发挥了不可替代的作用,但是,随着地铁里程数的不断增长,地铁运营中发生的事故也呈增长趋势,其中地铁火灾危害较大。由于地铁隧道空间密闭、地铁隧道火灾发烟量大等特点,导致地铁隧道火灾对人员安全以及财产的危害相较于普通火灾也要大很多,因此,地铁隧道火灾排烟成为研究地铁隧道火灾的关键问题。点式排烟是地铁长区间隧道火灾通风极具潜力
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随着城市化进程的加快,地铁因其载客量大、速度快、安全性好等优点,在城市公共交通中发挥了不可替代的作用,但是,随着地铁里程数的不断增长,地铁运营中发生的事故也呈增长趋势,其中地铁火灾危害较大。由于地铁隧道空间密闭、地铁隧道火灾发烟量大等特点,导致地铁隧道火灾对人员安全以及财产的危害相较于普通火灾也要大很多,因此,地铁隧道火灾排烟成为研究地铁隧道火灾的关键问题。点式排烟是地铁长区间隧道火灾通风极具潜力的技术措施,但目前的研究仅针对烟气控制进行了初步分析,缺乏对烟气特性及排烟效率进行系统深入的研究,本论文的研究为地铁长区间隧道火灾点式排烟系统的工程应用提供了依据和参考。本文在总结国内外隧道火灾点式排烟的研究经验与成果的基础上,依托国家自然科学基金项目(51708454),根据Froude模型,搭建了1:20缩尺隧道模型试验台,并开展了以下一系列研究:(1)通过对模型隧道内烟气的观察,得出地铁长区间隧道火灾对称火源下双点排烟的烟气扩散形态:火源段内烟气分层较好,烟气大都集中在隧道顶部,且不受排烟量的影响。当排烟量较小时,烟气越过排烟风口蔓延至非火源段,且烟气分层较差,烟气沉降至隧道底部并回流至火源段,最终烟气充满整个隧道。(2)试验研究了地铁长区间隧道火灾对称火源下双点排烟的顶部烟气温度分布特征,以及火源热释放率、排烟风口长度、排烟风口间距和排烟量对顶部烟气温度分布的影响。结果表明,隧道顶部烟气温度随着与火源之间的距离的增大而减小,排烟风口处顶部烟气温度突然下降,并逐渐趋近于室温;随着火源热释放率的增大,隧道顶部烟气温度逐渐增大,不同排烟风口尺寸、排烟风口间距和排烟量下的顶部烟气温度分布规律相同。通过推导得出了地铁长区间隧道火灾顶部烟气温度计算模型。(3)依据隧道内烟气扩散形态与顶部烟气温度分布,结合排烟控制标准,提出了地铁长区间隧道火灾的烟气排烟原则,即必须将烟气全部排净,使其控制在火源段而不蔓延至非火源段。(4)提出了地铁长区间隧道火灾对称火源下双点排烟临界排烟量的概念,即烟气恰好全部从排烟风口排出而不蔓延至非火源段时的排烟量,研究了火源热释放率、排烟风口长度和排烟风口间距对临界排烟量的影响,结果表明,随着火源热释放率的增加,临界排烟量逐渐增加;随着排烟风口长度的增加,临界排烟量先是呈现下降的趋势,但是当排烟风口长度到达0.1m左右以后,随着排烟风口长度的增加,临界排烟量反而随之增加;临界排烟量随着排烟风口间距的增大而减小。研究为确定点式排烟合理排烟量提供了参考。(5)研究了临界排烟量与临界Froude数Fr_c之间的关系,并通过拟合推导得出地铁长区间隧道火灾双点排烟的临界排烟量计算模型。
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