论文部分内容阅读
城市地下交通联系隧道(UTLT)是一种新型的城市地下交通系统,由环形的主隧道及多条连接隧道组成,并且通常位于城市繁华地带。与常规的直线型公路隧道相比,UTLT拥有更加复杂的结构设计与通风、排烟设计,以及较大的出入口隧道(连接隧道)坡度和较高的车流量。因此UTLT的火灾风险性非常高,并且需要可靠的烟气控制策略以及人员疏散预案,以确保UTLT的火灾安全。本文以北京拟建的CBD UTLT为主要研究对象,探索UTLT的最优烟气控制方案及人员疏散策略。 文章首先对UTLT的特点、发展现状、国内外隧道火灾烟气与人员疏散的研究以及性能化防火设计的研究现状进行了调研和分析,提出应采用性能化防火设计的方法对UTLT的火灾安全进行研究。文章对隧道通风及火灾模拟理论基础的介绍和分析,包括数学、物理模型,为本文CBD UTLT烟气控制的模拟研究奠定基础。 通过对北京市两条已建纵向通风隧道的实体通风测试以及数值仿真研究,获得了隧道内轴流风机与射流风机的简化建模方法以及射流风机边界条件的设置方法,为顺利开展CBD UTLT的烟气数值模拟研究提供可靠的参考。应用性能化防火设计的方法,并仔细分析CBD UTLT的结构特点,通风、排烟设计情况,以及火灾特点,本文在隧道内建立了5个典型的火灾场景,其中4个位于主隧道内,基本涵盖了所有主隧道,另外一个位于入口连接隧道处。CBD UTLT最优烟控方案的确定需满足3个标准,即: 1)纵向排烟风速应大于临界风速。 2)烟气被控制在有限的范围内。 3)人员有足够的安全疏散时间。 采用数值模拟软件-ANSYS FLUENT6.3.26,建立CBD UTLT的全尺度隧道模型。并且通过合理地设置火灾模拟所需的边界条件,对不同火灾场景下的烟气蔓延规律及状态分别进行了详细地研究和分析。研究内容包括,在没有风机启动下的火灾初期,以及在各种可能烟控方案下的烟气蔓延规律及状态。烟控模拟结果中同时满足最优烟控方案前2个标准的方案,即为合理的烟控方案。 采用经验公式法对每个火灾场景所对应疏散场景下的人员疏散方案进行了详细研究,并计算了人员的疏散时间(RSET)。通过将RSET与危险来临时间(ASET)进行对比,可知在合理的烟控方案下,人员均可安全疏散。由此5个火灾场景下各自的最优烟气控制方案以及人员疏散预案被最终确定。