文档名：挡风墙对风区隧道火灾排烟效果的影响研究
摘要：烟气是隧道火灾中的最致命因素.针对处于风区的隧道受环境风影响,火灾烟气无法有效排出导致隧道内热量积聚和人员受困的问题,建议在风区隧道出口设置合理尺寸的挡风墙.以标准的2车道公路隧道为例,基于对公路隧道火灾载荷的调研,借助FDS(FireDynamicsSimulator)软件建立典型的2车道公路隧道火灾模型,考虑风区10,20和30m/s3种横风速度,分别讨论有无挡风墙时的隧道内火灾烟气运动情况.无挡风墙时,横风会将烟气封堵在隧道内,造成隧道内热量的积聚,同时,隧道下部空间被烟气侵蚀,对人员逃生和救援工作产生不利的影响.进一步探讨不同宽度和高度的挡风墙对隧道内火灾烟气运动、隧道顶部温度、能见度及烟气层高度参数的影响,从而确定适合风区2车道公路隧道的最佳挡风墙尺寸.研究结果表明,隧道出口设置挡风墙可以有效促进风区隧道火灾烟气的排出,且能够大大降低隧道顶部温度.这是由于风流经过挡风墙时发生边界层分离,挡风墙内部形成负压驱使火灾烟气从隧道排出.当横风速度较大时,烟气倾向于全部从风区一侧排出,非风区一侧形成完全干净的空间,此时人员逃生和灭火救援可以从非风区侧进行.此外,挡风墙的尺寸并非越大越好,基于3个隧道火灾安全疏散指标,提出了优化的风区2车道公路隧道的挡风墙尺寸为4m(宽)×8m(高).
Abstract：Smokeisthemostfatalfactorintunnelfires.Itissuggestedtosetupawindshieldwallwithreasonablesizeattheendofthetunnelinwindareatoaddresstheissueofheataccumulationandpersonneltrappedduetotheinabilityofsmokeexhaustundertheinfluenceofcrosswind.Takingthestandardtwo-lanehighwaytunnelasanexample,andbasedontheresearchoffireheatreleaserateintunnelfires,aseriesofnumericalsimulationsofthetypicaltwo-laneroadtunnelfirewereconductedbyFDS(FireDynamicsSimulator)software,consideringthreewindspeedsof10m/s,20m/s,and30m/s.Themovementofhotsmokeintunnelswithandwithoutwindshieldwasdiscussedseparately.Itwasfoundthatthecrosswindwouldblocktheoverflowofthehotsmoke,resultingintheaccumulationofheatinthetunnelforwithoutwindshieldconditions.Inaddition,thelowerspaceofthetunnelwouldbepollutedbythesmoke,whichwasnotconducivetoescapeandrescue.Furtherly,thesmokemovement,temperaturefield,visibility,andsmokelayerheightundertheinfluenceofdifferentwallwidthsandheightswerediscussedtodeterminetheoptimalsizeofwindshieldwallfortwo-laneroadtunnelsinthewindyarea.Theresultsshowthatthewindshieldcaneffectivelypromotethesmokeexhaust,andtheceilingtemperatureisobviouslyreduced.Thereasonisthattheboundarylayerseparationoccurswhentheairflowpassesthroughthewindshield.Thenegativepressurezoneisformedbetweenthewindshieldonbothsides,whichdrivessmoketodischargefromtunnels.Whenthecrosswindspeedisrelativelylarge,hotsmoketendstobedischargedfromthetunnelsideinwindyarea,whileacompletelycleanspaceisformedattheothertunnelside,sothatpersonnelescapeandfirefightingcanbecarriedoutfromthecleararea.Besides,alargewindshieldwalldoesnotmeanagoodeffectofsmokeexhaust.Basedonthesafetyevacuationindexoftunnelfires,theoptimizedwindshieldwallsizeof4m(width)×8m(height)fortwo-laneroadtunnelsinwindyareaisproposed.
作者：栾蝶 范传刚 Author：LUANDie FANChuangang
作者单位：中南大学土木工程学院,湖南长沙410075中南大学土木工程学院,湖南长沙410075;轨道交通工程结构防灾减灾湖南省重点实验室,湖南长沙410075
刊名：铁道科学与工程学报 ISTICPKU
Journal：JournalofRailwayScienceandEngineering
年，卷(期)：2024, 21(5)
分类号：U459.2
关键词：隧道 挡风墙 横风 烟气排出 优化设计
Keywords：tunnel windshieldwall crosswind smokeexhaust optimizeddesign
机标分类号：U459.2U231.96X924.4
在线出版日期：2024年7月8日
基金项目：国家自然科学基金，湖南省交通运输厅科技项目，湖南省重点研发计划资助项目挡风墙对风区隧道火灾排烟效果的影响研究[
期刊论文] 铁道科学与工程学报--2024, 21(5)栾蝶 范传刚烟气是隧道火灾中的最致命因素.针对处于风区的隧道受环境风影响,火灾烟气无法有效排出导致隧道内热量积聚和人员受困的问题,建议在风区隧道出口设置合理尺寸的挡风墙.以标准的2车道公路隧道为例,基于对公路隧道火灾载荷...参考文献和引证文献
参考文献
引证文献
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