地铁火灾烟气的数值模拟及安全疏散对策研究

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在缓解城市交通压力的方法中,城市地铁作为最有效的方法在我国得到了迅速发展,但是在地铁营运过程中,地铁火灾的防范和应急处理成为越来越突出的重要问题。地铁区间隧道由于内部空间相对封闭、疏散出口少,具有火灾烟气不易排除、热量集中、散热缓慢、气流温度升高快等特点,一旦发声火灾,乘员逃生、人员疏散及火灾扑救十分困难,涉及范围往往很大,并且会造成重大的人员伤亡和经济损失。而地铁换乘站的结构复杂,出入口多,人流密集,客流关系非常复杂,换乘空间影响着人们的行为,限定或引导着行为的发生。为了探讨地铁区间隧道人员逃生方式及地铁区间隧道火灾烟气的发展流动规律及烟气扩散的控制方法,本文根据沈阳地铁区间隧道的结构模式及通风排烟方式建立了隧道火灾物理模型,本文区间隧道火灾主要考虑的是,当火灾发生后,由于某种原因列车必须停在隧道内部时,火灾的发展过程对人员疏散的影响。为了减小计算区域、缩短计算时间,模拟中将隧道计算区域的长度取为400m,按火源位于隧道中央这种最不利情况考虑。采用CFD流体力学模拟软件STAR-CCM+对火灾强度为7.5MW的火灾强度进行数值模拟,得出了该隧道防止烟气回流现象发生的通风临界风速为2m/s~2.5m/s,并提出了相应的人员疏散措施。通过建立一个地铁站的物理模型来探讨地铁站火灾的烟气流动规律和控制烟气流动扩散的方法,并采用STAR-CCM+软件对不同位置的地铁站站台进行烟气流动及扩散控制的数值模拟;本文选择换乘岛式中街站为研究对象,以一个热源和发烟源为一体的立方体代替火源,选择站台内最危险部位进行烟气流动的数值模拟。主要分析防排烟系统控制下,烟气的流动及扩散状况,找出较佳的逃离路径,以便乘客从出入口逃生。这些数据将为防排烟系统的设计及事故时引导乘客疏散起到指导作用。地铁车站内通风及火灾的数值模拟研究方法以及所得到的各种工况下的温度、烟气分布规律和火灾工况下的烟气浓度分布特征可为我国地铁建设提供参考。
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