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| 随着城市化进程加快,交通问题日益严峻,地铁以其方便快捷、高效节能等诸多优点成为解决城市拥堵问题的有效途径,但同时也带来了严重的火灾防治问题。由于车站埋于地下,空间相对封闭,人员高度集中,一旦发生火灾将会蓄积大量有毒有害的高温烟气。在列车活塞风的作用下,站内烟气流动速度增大,分层特性也会遭到破坏,进而影响人员疏散,造成灾难性的后果。统计结果表明,火灾伤亡中有超过85%的人死于烟气中毒。因此,必须控制火灾烟气在地铁站内的蔓延以保障人员安全疏散。当火灾发生在区间隧道内时,由于隧道净空较低,火焰很容易形成顶棚射流火焰,这与开放空间下自由扩散火焰的燃烧机理有着本质区别。对于自然扩散火焰,决定其质量燃烧速率的主要因素是火羽流对燃料表面的热反馈,决定其燃烧状态的是羽流竖直上升过程中对空气的卷吸；而对于顶棚射流火焰,决定其燃烧速率的是火羽流及其射流火焰对可燃物表面的热反馈,决定其燃烧状态的是射流火焰对空气的卷吸。然而目前相关实验数据不仅缺乏,而且尚未系统地考虑隧道空间结构和起火高度对火焰特征参数的影响。本文采用流体动力学软件FLUENT模拟了列车运动产生的活塞风对地铁车站流场结构的影响,分别将活塞风与站台火灾和站厅火灾相结合,进一步分析车站内的烟气流动状态和分层现象受活塞风影响的变化过程。模拟发现受活塞风的影响现有车站防排烟系统无法将起火站台层或起火站厅层的烟气限制在本层内。为了达到上述目的,本文提出通过增加安全门高度,增大站厅层送风量、降低楼梯口周围挡烟垂壁高度以及增设活塞风竖井和迂回风道等措施,取得了较好的效果。针对受限空间下车辆火灾顶棚射流火焰发展特性,设计并开展了小尺寸模型实验。采用了液面恒定的燃料供应装置,研究了不同截面宽度、不同起火高度下隧道内火焰燃烧特性及其特征参数随火源功率的变化关系,建立了相应的无量纲预测模型。研究发现,当考虑火源功率随时间的变化时,开放空间下火焰高度与火源功率呈线性关系；受限空间下在顶棚射流火焰形成之前,火焰高度与火源功率呈二次函数关系,受限空间下当火焰形成顶棚射流状态后,射流长度截断比与火源功率之间呈线性关系。本文选取尺寸L作为单一尺寸油盆下火源功率的无量纲特征尺寸,并建立了火焰振荡频率与特征尺寸之间的预测模型。 |
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