射流风机位置对隧道火灾烟气蔓延特性的影响

作者：王亚琼; 杨少鹏; 任锐^*; 李培军; 王庭川; 肖甫文

来源：长安大学学报(自然科学版), 2023, 43(01): 49-61.

DOI：10.19721/j.cnki.1671-8879.2023.01.006

• 隧道工程
• 隧道火灾
• 数值模拟
• 烟气蔓延
• 火区通风阻力

为探明隧道火灾临界风速时的火区通风阻力，并明确射流风机局部风流场对隧道烟气蔓延的影响规律，采用计算流体动力学软件ANSYS Fluent,建立了考虑20 MW火灾长度800 m的1∶1隧道数值模型。通过开展5 MW隧道火灾数值计算和1∶10物理模型试验，以临界风速和温度为指标，验证所建数值模型的合理性和适用性。确定隧道火灾临界风速及火区通风阻力，并在临界风速条件下，进行火源与射流风机不同相对位置时隧道火灾场景的数值计算。研究结果表明：300 m隧道内5 MW火灾，临界风速约为2.0 m/s,火区通风阻力约为3.0 Pa; 800 m隧道内20 MW火灾，临界风速约为2.8 m/s,火区通风阻力约为7.0 Pa。在20 MW火灾临界风速条件下，当火源位于风机下游40 m范围内，烟气分层完全被破坏，火源下游区域不利于人员疏散，当火源位于风机下游80及120 m处，烟气状态分别为分层较好和分层良好，相应的火灾危险区域分别为火源下游300 m范围内和火源下游100 m范围内；当火源位于风机的上游，烟气蔓延至风机位置前分层良好，蔓延至风机位置后，随高速射流迅速向下部扩散并充满隧道断面，风机下游区域均为火灾危险区域。因此，为保证火源下游人员疏散安全，火源上游80 m范围内和下游人员逃生区域内的射流风机不宜开启，火源上游80～120 m范围内的射流风机应谨慎开启。

• 单位
  公路学院; 长安大学