本文通过开展缩尺寸隧道火灾试验,结合理论分析研究了纵向通风和集中排烟协同作用下隧道火灾烟气逆流长度、烟气分层及其稳定判据,以及集中排烟模式作用下隧道火灾烟气前锋蔓延速度特征,具体的工作如下:本文通过一系列缩尺寸实验研究了集中排烟口位于火源上游时,纵向风与集中排烟协同作用对烟气逆流长度的影响。研究发现,集中排烟口处于火源上游时的逆流长度会比较小,提出了集中排烟口位于火源上游时的无量纲影响因子,建立了新的烟气逆流长度表征模型,该模型的预测结果与实验测量值吻合较好。通过实验研究了集中排烟模式作用下隧道火灾烟气前锋蔓延速率特征,将实验测量值与前人模型的结果进行综合对比分析,同时也研究了不同集中排烟速率与不同火源位置情况下隧道火灾烟气前锋蔓延速度的特征规律,弄清了集中排烟系统对烟气前锋蔓延速度的影响。在集中排烟模式作用下,考虑了Hinkley模型的预测结果与实验测得结果较为一致。实验研究了纵向风与集中排烟协同作用下隧道火灾烟气分层特征和稳定性判据。研究发现集中排烟能降低烟气层稳定性,在有集中排烟作用下,揭示了Fr数和Ri数与烟气分层稳定的定量关系:(1)当Ri>2.0或Fr<0.66时,浮力占据主导作用,上层烟气与下层空气呈现清晰的分层;(2)当2.0>Ri>1.4或0.8>Fr>0.66时,烟气层和空气层临界面出现不稳定现象;(3)当Ri<1.4或Fr>0.8时,烟气与空气剧烈掺混,不存在明显的分层现象,烟颗粒大量沉入下部空气层,烟气层已经完全失去稳定。