综合管廊火灾情况下顶棚下方温度分布规律研究

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为了满足经济迅速增长和城市化进程的需求,综合管廊应运而生,该类建筑属于狭长型半封闭结构,一旦发生火灾,会对公共安全构成直接的挑战和威胁。通常情况下,综合管廊内设有防火墙和防火门,这些防火设施的存在对热羽流的蔓延特征和温度分布有着显著的影响,造成大量烟气聚集在顶棚下方,使得靠近封闭端的温度显著升高,加剧管廊结构及内部设施破坏的危险。因此,深刻认识综合管廊火灾情况下温度分布规律对于管廊探测系统的设计与布置以及消防救援有着重要的理论参考价值。本文在1:10缩尺试验台上开展了一系列试验研究,探究了综合管廊火灾时火源功率、火源纵向位置以及管廊坡度对顶棚下方温度分布规律的影响,得到无量纲最高温升预测模型、无量纲纵向温升预测模型以及无量纲横向温升预测模型,研究成果对于综合管廊的火灾预防具有一定的理论参考价值和实际工程意义。本文主要从以下几个方面开展了研究:开展缩尺试验研究了无坡度综合管廊火灾时,火源功率和火源纵向位置对顶棚下方温度分布规律的影响。以丙烷气体为燃料,沿管廊纵向中心线移动火源,共设置9个不同的火源位置,通过转子流量计来调节气体流量的大小以达到改变火源功率的目的,共设置10个不同的火源功率。通过分析,得到火源位于远端区域时无量纲最高温升△Tmax,0/T0与无量纲火源功率Qh*2/3在双对数坐标下呈线性关系,火源位于近端区域时无量纲最高温升△Tmax,d0/△Tmax,0与无量纲火源功率Qd*在双对数坐标下成幂函数关系。当火源位置固定时,管廊顶棚下方纵向温度随火源功率的增加而增大,当火源中心距管廊封闭端较近(d<1.92m)时,纵向温度成不对称分布,且在靠近封闭端的一侧温度较高。通过分析,分别得到火源上游和火源下游无量纲纵向温升预测模型,两者都服从指数分布。管廊顶棚下方横向温度基本成对称分布,推导了火源中心距管廊封闭端的距离d<0.68m时无量纲横向温升预测模型。开展缩尺试验研究了管廊坡度分别为2%、5%、6%情况下,管廊火灾时火源功率和火源纵向位置对顶棚下方温度分布规律的影响。结果表明,不同坡度下最高温度的分布都可以分为火源远端区域和火源近端区域,通过分析,得到了考虑管廊坡度影响的无量纲最高温升预测模型。当火源功率固定时,火源上游纵向温度随管廊坡度的增大而减小,火源下游纵向温度受管廊坡度的影响较小,分别提出了考虑管廊坡度影响的火源上、下游无量纲纵向温升预测模型。管廊顶棚下方横向温度随管廊坡度的增加而减小,在不同坡度下,当火源中心距管廊封闭端的距离d≥0.68m时,横向温度趋于一个常数,当d<0.68m时无量纲横向温升服从指数分布,提出了考虑管廊坡度影响的无量纲横向温升预测模型。
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