地鐵火災煙氣流動特性與控制策略研究.pdf

1、地鐵作為現(xiàn)代化城市公共交通運輸?shù)闹鞲删€和客流運送的大動脈，是緩解城市交通緊張的有效工具。一旦發(fā)生火災等突發(fā)事故，將會造成嚴重的人員傷亡和財產損失。大量的地鐵火災事故表明，造成火災損失慘重的原因除了人為和管理的原因以外，地鐵的結構尺寸、消防設施和防排煙系統(tǒng)設置不當或設計得不合理以及疏散不科學是重要的原因。因此，開展地鐵火災煙氣流動特性和控制策略的研究具有重要的意義。
　　 本文在對地鐵車站和區(qū)間隧道火災人員必需可用安全時間RSET

2、分析的基礎上，通過比例模型實驗、數(shù)值模擬和全尺寸實測實驗的方法，對地鐵車站和區(qū)間隧道火災時的煙氣流動特性和控制策略展開研究，具體工作如下：
　　 分析比較我國現(xiàn)行《規(guī)范》和美國NFPA130標準關于地鐵車站人員疏散時間的計算方法，得出美國NFPA130標準的疏散時間計算方法更合理些，進一步據此方法，分析得出不同類型地鐵車站火災時，影響必需安全疏散時間的關鍵因素。建立了地鐵區(qū)間隧道人員疏散時間的計算模型，并通過理論計算和現(xiàn)場疏散實

3、驗的方法，提出區(qū)間隧道火災時，影響必需安全疏散時間RSET的關鍵因素。
　　 以兩種火源為例，對火災煙氣羽流的幾種模式進行了計算分析，為地鐵火災排煙量的設計以及煙氣流動的控制策略提供了理論依據。對地鐵火災煙氣流動進行計算的Reynolds時均方程方法，從控制方程的分解、湍流模型的建立、方程的離散進行了詳細推導?；贔DS程序，采用大渦模擬(LES)方法模擬計算地鐵火災煙氣流動，對LES方法的模型方程、方程簡化和變形、描述火的混合

4、分數(shù)燃燒模型、輻射模型進行了詳細闡述。
　　 對描述地鐵火災煙氣流動的控制方程進行無量綱化，建立了進行模型實驗的相似物理模型，設計并搭建了1：8的地鐵縮尺寸比例模型實驗臺。并設計了地鐵模型實驗臺的通風排煙系統(tǒng)、火源系統(tǒng)和相應的數(shù)據采集系統(tǒng)。
　　 對單層島式地鐵車站軌道區(qū)列車中部發(fā)生火災，機械排煙系統(tǒng)沒有開啟時的煙氣流動特性進行了研究，結合人員疏散路徑的計算分析，得出單層島式地鐵車站火災時，需要控制煙氣向兩側站廳的擴散。

5、在實際的車站內，對不同通風排煙模式時的流場進行了測試，得出與車站相連接的區(qū)間風機的送風或排風對車站內的流場是有較大影響的。進一步通過數(shù)值模擬的方法，對火災時的煙氣控制策略進行了研究，得出了控制煙氣流動的最佳通風排煙模式，并提出了現(xiàn)有通風排煙系統(tǒng)的改進措施。
　　 在搭建的1:8全高安全門雙層島式地鐵車站模型實驗臺內，開展了軌道區(qū)列車尾部火災的模型實驗，得出了在機械排煙系統(tǒng)不開啟時，煙氣會通過全高安全門頂端的空隙擴散至站臺公共區(qū)，

6、阻斷距火源較近的樓梯口的疏散通道。當機械排煙系統(tǒng)開啟時，煙氣向站臺公共區(qū)的擴散速度得到明顯控制。采用FDS火災模擬軟件建立了模型實驗的物理模型，并將計算結果與實驗結果進行了對比分析，驗證了數(shù)值模擬計算的正確性。利用所建立的數(shù)值模擬程序，研究了安裝全高安全門系統(tǒng)的地鐵車站發(fā)生火災時，煙氣的控制模式以及全高安全門的開啟對煙氣控制的影響。
　　 在搭建的地鐵區(qū)間隧道1：8縮尺寸比例模型實驗臺內，進行了油盤火實驗，得出了風速對火災發(fā)展的

7、影響。結合列車運行時產生活塞風的理論，得出了列車在區(qū)間隧道發(fā)生火災仍能繼續(xù)向前運行的安全運行速度。對有彎道的區(qū)間隧道進行了冷態(tài)情況下流場的現(xiàn)場測試，得出兩端車站風機的送風或排風對區(qū)間的縱向通風風速有較大的影響，應根據火災位置不同，制定不同的通風排煙模式。并通過數(shù)值模擬的方法研究得出了彎道對煙氣流動的影響。將實測數(shù)據作為火災數(shù)值模擬的邊界條件，研究得出了區(qū)間隧道發(fā)生火災時，不同通風排煙模式對煙氣流動控制的影響。
　　 本文的研究成