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随着社会经济和道路交通的发展,公路隧道数量和公里数不断增加,车流密度加大,行车速度加快,各类隧道事故发生的数量和频率也相应增加。其中,隧道火灾由于其环境的封闭性和逃生救援的困难性,往往造成严重的人员伤亡和财产损失。尤其长大隧道和交通量大的隧道,火灾发生的概率也会相对较大。目前,公路隧道火灾模型试验设计中通常采用弗劳德准则,但理论分析结果表明,火源远区烟气流动过程中浮力作用减小,弗劳德准则不适用。为确定弗劳德准则的适用范围,有必要结合模型试验结果,采用数值模拟方法进行分析研究。本文采用数值模拟和模型试验结合的方法,以单向交通公路隧道为例,分别针对无风和2m/s自然风条件下燃烧热释放速率为5MW和10 MW规模火灾的烟气速度(场)和温度(场)进行对比分析。预备试验中,用毕托管测量同一断面上36个点的速度值,以求出该断面平均风速,共测量5个断面,用以求得隧道模型的阻力系数。模型试验时,使用PT100温度传感器和JY-GD2型风速传感器,分别对5MW和10MW火灾规模下燃烧60s及120s时,无风条件的温度分布和2m/s风速条件的断面速度分布进行了测量。数值模拟使用Gambit软件对隧道原始尺寸建立几何模型和划分网格,并通过FLUENT软件采用标准k-ε模型和PDF模型对无风和2m/s风速条件下燃烧热释放速率5MW和10 MW规模的火灾进行模拟,得到了与60s和120s相对应的285.7s和571.4s时各工况下不同断面的温度云图和速度云图,以及与模型试验各测点相对应点处的温度值与速度值。首先通过预备试验,求出了隧道变态模型的沿程阻力系数λ’_m为0.033,进而求出了该试验所用隧道模型变态后模型与原型的纵向长度比尺为1:29.7;之后对阻力隔栅进行试验,计算出了隔栅的阻力系数ζ_λ为0.412,进而得到了阻力隔栅等效的正态模型长度和等效的原型长度。然后基于数值模拟和试验研究结果,通过对无风条件下各测点相应时间的温度模拟值与试验测量值的对比,确定数值模拟模型及计算方法。通过对2m/s风速条件下相对应位置处相应时间的速度数值模拟结果与模型试验测量数据的对比,验证了弗劳德准则在距火源不同距离处的适用性,得出了该隧道火灾模型试验中弗劳德准则适用于下风方向距火源120m-170m范围内。通过对比相同燃烧热释放速率,无风和2m/s风速情况下数值模拟所得弗劳德准则适用距离的范围得出,2m/s风速时的适用距离比不通风时的适用距离短。通过对比相同通风条件下,5MW和10 MW两种不同燃烧热释放速率火灾时数值模拟所得弗劳德准则适用距离的范围得出,燃烧热释放速率5MW时的适用距离比10MW时的适用距离短。