随着交通事业的发展,近年来,隧道火灾事故频频发生,而且常因得不到有效的控制,造成隧道内人身财产安全重大损失。据统计表明隧道火灾中造成人员伤亡的主要因素是不完全燃烧产生的有毒烟气。因此,本文在充分调研国内外通风排烟系统的优缺点基础上,针对半横向通风系统在隧道火灾通风排烟中的特点,采用理论分析与数值模拟相结合的方法对半横向通风隧道温度分布与排烟特性进行模拟研究。半横向通风系统中排烟速率是抑制烟气蔓延的重要参数。本文运用数值模拟方法相结合的方法研究不同排烟速率下隧道火灾拱顶最高温度分布规律。结果表明无排烟时隧道拱顶温度分布可分为两个区域:火源顶部附近高温区域与距离火源一定距离后烟气温度缓慢衰减的一维自由蔓延区域,并结合以往研究分析以及模拟结果得到无排烟时隧道内拱顶温度衰减公式。烟气蔓延距离随排烟速率变化可分为三个阶段:排热阶段、烟气回流抑制阶段以及完全排烟阶段。针对排烟口后方的人员逃生区域,结合模拟结果与无量纲分析提出了与火源功率、排烟速率相关的最高烟气温度预测模型。根据隧道火灾随机性特点,研究了不同火源横向分布时拱顶最高温度分布规律。主要分析了由于隧道壁面的限制作用,而引起的隧道拱顶烟气最高温度的变化。同时研究了半横向通风下排烟口布置对火灾烟气排烟效果的影响,分析了不同火源、排烟口横向布置下烟气浓度分布规律。由于隧道通常具有一定坡度,坡度隧道中火灾烟气蔓延规律在上下坡方向有所不同。本文对坡度隧道火灾进行大量数值模拟得到其合理排烟策略,研究了烟气回流距离与风机排烟热效率。结果表明当隧道坡度增加至1.5%时可采用单侧排烟。由于烟囱效应的持续增强,坡度增加到3%时,仅靠半横向通风已无法抑制烟气回流,应采用纵向通风与半横向通风相结合的通风方式。以上研究结果可为隧道火灾通风排烟设计以及火灾救援预案制定提供一定的指导。