近年来交通运输行业的迅猛发展,跨海过江隧道不断涌现,极大地提高了人们出行和运输效率,随之而来的是隧道安全运营问题,尤其是隧道火灾危害大、疏散救援困难极易引发重大人员伤亡和经济损失。“十三五”现代综合交通运输体系发展规划中明确提出了长大隧道运行安全应急领域的重点研发方向,而针对跨海过江隧道防排烟设计仍未形成系统性指导规范,因此本学位论文主要以跨海过江隧道火灾工况下的侧向排烟控制为研究对象,通过开展缩尺寸隧道火灾实验和理论分析,对纵向通风与侧向集中排烟协同作用下隧道火灾发展、烟气层扩散规律和烟气控制进行了分析和研究,为大量跨海过江隧道火灾工况下的防排烟设计提供参考借鉴。本文主要研究内容如下:本文首先通过实验对隧道火羽流诱导的顶棚热流和地面热流特征参数演化规律进行研究。研究发现顶棚热流和地面热流都随距火源的纵向距离的增加而不断衰减,通过量纲分析建立了顶棚热流和地面热流分布预测公式;纵向通风速度的出现会导致最大顶棚热流的减小,通过理论分析分别建立了强弱羽流诱导下的顶棚最大热流预测公式。其次,本文研究了纵向通风和侧向集中排烟协同作用对隧道火灾烟气热分层的影响,提出烟气分层稳定性临界判据。研究发现,隧道内部上层烟气与下层空气之间的剪切强度随侧向集中排烟风速的增加而减小,对稳定烟气分层的维持具有积极作用,同时通过弗洛德数(Fr)对火灾烟气分层稳定性进行了定量描述:当Fr(27)0.6时,烟气分层稳定,分界面光滑清晰;当0.6?Fr(27)0.85时,界面变得模糊并出现漩涡,但总体上可以维持烟气的稳定分层;当Fr?0.85时,无明显烟气分层现象,烟气热稳定性被破坏。最后对侧向集中排烟与纵向通风协同作用下隧道火灾烟气逆流行为展开研究,分析该协同作用下的隧道烟气逆流长度和临界风速的演变规律。结果表明在限制风速之前烟气逆流长度基本随侧向集中排烟风速的增加而呈现减小的趋势,但在限制风速之后,由于侧向排烟口的抽吸力、纵向通风惯性力以及火源燃烧热浮力之间的相互作用,导致隧道火灾的烟气逆流长度随侧向集中排烟风速的增加而呈现明显增加的趋势,同时临界风速也随着侧向集中排烟风速的增加而呈现增加的变化趋势,通过理论分析建立了侧向集中排烟与纵向通风协同作用下隧道火灾临界风速预测模型。