在我国经济飞速发展的大环境下,城市化进程正平稳有序地进行,为了降低区域人口增长带来的交通压力,地下空间的开发使用便成为城市发展的重要方向。近几年来,全国各城市修建大量城市公路隧道以及地铁隧道,为人们的交通出行带来极大便利。但随之而来的是,城市中各种隧道存在的火灾隐患以及已经出现的火灾事故给隧道消防工作的开展带来了巨大挑战。在火灾事故中,因吸入烟气窒息死亡的人数比例达到85%,对于隧道火灾,烟气运动规律研究以及高效排烟模式的选择对降低火灾事故损失、救援工作的开展具有重要意义。尽管前人已在此方面进行研究,但隧道中纵向风作为一重要边界条件,在其影响下的烟气运动规律,竖井区域流场、温度场结构,竖井排烟效率与无通风时有很大不同。因此本文通过进行理论分析,开展小尺寸实验以及全尺寸模拟实验,研究在纵向通风影响下的隧道火灾烟气热分层以及不同边界条件对竖井排烟的作用规律,主要内容为以下几个方面:1、烟气热分层及其判定方法对比。通过开展理论分析以及小尺寸实验,对隧道火灾中烟气在不同风速影响下的热分层现象及其变化规律、结构特点进行研究:对于5.73 kW火源,纵向通风风速达到0.0961m/s时烟气层稳定性开始被破坏,在风速超过0.226 m/s时完全紊乱。隧道火灾烟气层界面高度在纵向通风影响下为下降再升高,2.30 kW、5.74 kW、9.18 kW三种火源功率,其风速拐点分别为0.485 m/s、0.629 m/s、0.629 m/s。对不同热层判定方法结论进行对比分析:对于N系数法,建议N取值为30;低风速下可考虑无量纲温度法;浮力频率法判定结果偏低。2、对纵向通风影响下的竖井排烟烟气卷吸情况进行分析,采用小尺度实验研究纵向通风对隧道竖井区域烟气流场结构以及吸穿现象的影响规律。对于低高度竖井或纵向通风较大的工况,会出现外界冷空气自竖井顶部卷吸进入竖井内部的现象,影响烟气排出。在吸穿临界条件的判定中,无量纲数Fcritical=1.5在无风条件下尚可适用,但在纵向通风条件下不再适用,而Ricritical1.4则不受通风影响。3、通过开展数值模拟,对纵向通风、竖井高度、竖井排列方式影响下的竖井排烟效率、竖井内部流场及温度场分布情况进行研究:小于3m的竖井排烟量随着纵向通风的增加而降低;当竖井高度超过3m时,竖井排烟量随着纵向通风的增加先上升后降低,排烟量在风速为1.5～2 m/s时达到最大值。在无纵向通风条件下,新布置方式对吸穿现象的抑制作用明显,但当竖井在纵向风作用下达到最大排烟量时,布置方式对竖井的排烟量的提升有限。