进入二十一世纪以来,我国水下公路隧道建设蓬勃发展,隧道火灾时有发生。本文根据水下公路隧道的空间特点,面向工程设计人员,结合前人的研究理论、工程设计经验以及现行设计规范,采用理论分析和数值模拟的方法,针对典型水下公路隧道开展典型火灾工况下的火灾烟气蔓延规律、排烟设计等方面的“案例式”研究。论文主要工作如下:1、以典型两车道、三车道水下公路隧道为研究对象,采用理论分析和CFD模拟方法,研究常见隧道火灾设防规模20MW、30MW和50MW的火灾烟气在0%、1%、2%、3%坡度下的蔓延情况,分析了隧道顶棚下方烟气温度及不同距离截面平均温度沿隧道纵向的分布规律,同时分析了火灾烟气纵向蔓延速率和沉降规律。2、以《公路隧道通风设计细则》JTG/T D70/2 02-2014为设计原则,运用火灾工程学理论,结合水下公路隧道的空间特点,对典型双洞单向两车道、三车道水下公路隧道集中排烟和纵向排烟两种排烟方式进行研究,设计了集中排烟系统的机械排烟量、排烟口面积、排烟风道截面积、最大允许自然水平风速、火风压、补风通风压阻等参量值,另外,还设计出纵向排烟系统的火灾临界风速、纵向排烟量、纵向排烟通风阻压等参量值。3、采用MATLAB作为开发软件,针对水下典型公路隧道的集中排烟系统和纵向排烟系统计算模型进行程序开发,形成面向工程设计人员、能快捷方便的求解排烟系统设计参数的可视化程序。本文得到的典型两车道、三车道水下公路隧道火灾烟气蔓延和排烟设计相关数据,可为工程设计人员认识典型火灾工况下的烟气蔓延特性、设计水下公路隧道排烟系统等提供参考。