城市地下立交分岔道路烟气扩散规律及控制策略研究

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城市地下道路作为城市交通的重要组成部分在一定程度上缓解了交通拥堵问题,近年来在我国各大城市中得到了较广泛的应用。由于城市地下道路存在分岔、纵坡、弯道等特殊结构,使得发生火灾的几率增大,发生火灾时烟气流动更加复杂。现有研究中关于有特殊结构城市地下道路烟气流动特性的较少,基于此,本文通过数值模拟和模型实验相结合的方法对有分岔且岔道存在坡度(立交分岔)的城市地下道路发生火灾时烟气蔓延规律和控制技术进行研究,可为以后制定相应的烟气控制方案和人员疏散方案提供依据。  本文首先通过数值模拟和1∶8的比例模型实验研究了不同火源位置、不同火源功率、不同岔道坡度对立交分岔主、岔道烟气质量分配规律,岔道坡度变化对隧道顶棚温度,烟气层高度的影响。研究结果表明岔道坡度越大,由于烟囱效应的影响,进入岔道的烟气比例越高。岔道存在坡度会降低主隧道的烟气层高度,对主隧道顶棚温度的影响主要集中在火源附近,随着离火源距离的增大,影响逐渐减小。同时岔道坡度的存在也会使岔道断面温度差异更小,烟气在岔道更容易沉降。  在上述烟气蔓延特性研究的基础上,针对火源位于隧道不同位置,提出了不同的纵向通风烟气控制策略。研究表明分流工况(当火源在分岔前的渐扩段时),岔道坡度对烟气临界风速影响不大。由于渐扩段的存在临界风速增大,对比同尺寸直道临界风速提高1m/s。直道火源上游通风风速可以根据Wu和Bakar临界风速公式得出的结果提高1m/s,建议在渐扩段扩大区域安装射流风机。合流工况(当火源在主隧道分岔一侧时),火源上游主隧道临界风速略大于Wu和Bakar公式结果,岔道烟气控制风速的主要影响因素是火源功率,根据火源功率可以分为4MW通风风速1.4~1.8m/s,7MW通风风速1.7~2.0m/s,12MW通风风速2.0~2.4m/s,20MW通风风速2.5~2.9m/s,30MW通风风速2.6~3.0m/s。
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