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简论烟气地铁站台火灾烟气流动和机械排烟方式

收藏本文 2024-04-03 点赞:34772 浏览:158411 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:目前,我国地铁轨道交通建设进入了高速进展时期,随着地铁线路的不断增加,出现了越来越多的换乘车站,而空间交错地铁车站由于其换乘方便、结构设计简单被广泛运用于地铁换乘。由于换乘车站结构特殊且客流量大,一旦发生火灾,容易造成群死群伤事故,探讨表明地铁火灾中的人员伤亡主要是因为吸入了大量的烟气导致昏迷甚至是窒息而死亡的,由此探讨烟气在地铁站台内的流动规律以及空间交错地铁车站防排烟方式具有重要作用。作者基于实验室已有模型建立1:10地铁站台局部模型实验台,实验探讨了火灾发生在站台不同位置时火源强度以及机械排烟量对站台内的温度以及烟气层高度的影响;并且以西安地铁二号线行政中心车站为探讨对象,对空间交错地铁车站进行FDS全尺寸数值模拟,探讨了不同防烟分区内火灾的烟气流动规律、温度分布、CO浓度场、烟尘浓度及可见度场,并且比较了不同排烟方式下的烟气蔓延情况,根据地铁火灾中人员生命安全的判断标准选择出最佳防排烟案例,并对其不足之处进行优化浅析。根据相似论述推导出1:10地铁站台的模型率和比例尺,建立了1:10模型实验台,在实验台内进行了大量的基础性实验。1:10模型实验探讨结果表明:(1)地铁站台端部发生火灾时封闭端仅靠近火源处的温度要高于开敞端,其他区域相对于开敞端基本一致。(2)地铁站台发生火灾时产生了大量的高温烟气,其温度分布在垂直方向上有着显著的温度梯度,上部的烟气温度高于下部的烟气温度,并且温度随时间的变化可以分为三个阶段:a)火源燃烧增加阶段;b)火源稳定燃烧阶段;c)火源减弱阶段。(3)增大机械排烟量可以有效地降低站台内的温度,并且使烟气层高度下降速度减慢,当排烟量增大到一定程度时,可以使烟气维持在一定高度,即达到动态平衡。利用FDS火灾模拟软件对典型空间交错地铁车站建立了全尺寸模型,对不同火灾工况进行了可视化探讨,得出结论如下:(1)加挡烟垂壁会在火源发生防烟分区内形成一个蓄烟池,会对烟气的蔓延起到一定延迟作用,但是会使该防烟分区内顶棚温度相对升高。(2)当火灾发生在岛式站台中庭防烟分区时,穹顶对于制约烟气扩散速度具有重大的作用,它可以减缓烟气向其他防烟分区蔓延的时间,且烟气扩散出穹顶的时间随着穹顶高度的增加呈指数函数增加,另外烟气不能扩散至地下三层的侧式站台中,这将为人员逃生提供新的途径。(3)当火灾发生在地下二层岛式站台端部时,打开屏蔽门进行辅助排烟时,关闭轨底排热风口仅开启轨顶排热风口进行排烟可以将烟气制约在该防烟分区内,并且保证360s内安全高度2m以下的环境达到人员安全标准。(4)地下三层侧式站台发生火灾后,烟气上升到顶棚并沿顶棚纵向蔓延,当烟气撞击侧墙时发生“回流”现象降低了烟气层高度,240s时烟气下降到安全高度以下。(5)顶棚温度随着距火源距离的增加而逐渐减小,并且符合指数衰减规律;并且在远离火源端温度没有竖向分层。(6)侧式站台发生火灾时,楼梯口处的温度和CO浓度都是随着高度的增加而逐渐增大,但是其增加规律并不相同,温度随着高度的增加符合指数函数增加联系,而CO浓度随着高度的增加呈线性增加联系。(7)打开屏蔽门进行辅助排烟可以完全将烟气制约在地下三层侧式站台,但是其在站台两端有着排烟死角,可见度降低到10m以下。(8)即使打开屏蔽门排烟,由于站台狭长层高较低,在反浮力壁面射流的情况下会出现排烟死角,打开侧式站台两端的防火门,通过隧道排烟可有效地解决排烟死角不足,以而增加侧式站台两端的可见度。本课题的探讨既可为地铁火灾相关课题的探讨提供参考,也可以为空间交错地铁车站的防排烟设计以及人员疏散提供参考依据。关键词:模型实验论文FDS数值模拟论文空间交错地铁车站论文烟气流动论文排烟方式论文

    摘要3-5

    ABSTRACT5-12

    1 绪论12-23

    1.1 探讨背景12-16

    1.1.1 我国地铁进展情况12

    1.1.2 地铁火灾的特点12-14

    1.1.3 地铁火灾形势14-16

    1.2 地铁火灾烟气流动与制约的探讨策略及探讨近况16-21

    1.2.1 地铁火灾烟气流动与制约的探讨策略16-19

    1.2.2 地铁火灾烟气流动与制约的国外探讨近况19-20

    1.2.3 地铁火灾烟气流动与制约的国内探讨近况20-21

    1.3 本课题探讨的作用、内容及探讨策略21-23

    1.3.1 本课题的探讨作用21

    1.3.2 本课题的探讨内容及探讨策略21-23

    2 地铁站台火灾烟气流动模型的相似论述探讨基础23-32

    2.1 地铁站台火灾烟气流动基本方程23-25

    2.2 地铁站台火灾烟气流动相似性浅析25-28

    2.3 地铁站台火灾的相似准则28-29

    2.4 地铁站台火灾烟羽流模型律29-30

    2.5 本章小结30-32

    3 地铁站台 1:10 火灾实验模型设计32-41

    3.1 地铁站台物理模型32-33

    3.2 地铁站台火灾模型实验设计及建设33-34

    3.2.1 设计要求33-34

    3.2.2 1∶10 模型实验台的建设34

    3.3 测试系统设计34-40

    3.3.1 火源设计35-38

    3.3.2 温度测量及热电偶树38-39

    3.3.3 机械排烟系统39-40

    3.4 烟气层高度的判别策略40

    3.5 本章小结40-41

    4 地铁站台火灾 1:10 模型实验与 FDS 模拟结果及浅析41-63

    4.1 地铁站台火灾 1:10 模型验证41-42

    4.2 火灾的数值模拟介绍42-46

    4.2.1 Fire Dynamics Simulatior(FDS)介绍42

    4.2.2 FDS 数学模型42-46

    4.3 全尺寸 FDS 数值模拟验证46-47

    4.4 地铁站台火灾烟气流动结果与浅析47-56

    4.4.1 探讨内容与目的47-49

    4.4.2 结果及浅析49-56

    4.5 地铁站台机械排烟探讨及结果浅析56-61

    4.5.1 探讨内容和目的56-57

    4.5.2 机械排烟结果及浅析57-61

    4.6 本章小结61-63

    5 空间交错地铁车站物理模型及人员生命安全判断标准63-73

    5.1 空间交错地铁车站物理模型的建立63-69

    5.1.1 行政中心车站介绍63-64

    5.1.2 FDS 中地铁车站物理模型的建立64-66

    5.1.3 火灾模拟参数设置与网格浅析66-69

    5.2 地铁火灾中人员生命安全的判断标准69-73

    5.2.1 安全高度69-70

    5.2.2 烟气的毒害性70

    5.2.3 可见度70-71

    5.2.4 烟气层温度71

    5.2.5 安全高度以下烟气温度71

    5.2.6 火灾耐受极限判断标准71-73

    6 空间交错地铁车站站台火灾数值模拟结果及浅析73-104

    6.1 站台中庭位置起火时烟气蔓延的数值模拟浅析73-83

    6.1.1 自然填充73-78

    6.1.2 有无穹顶对机械排烟的影响78-80

    6.1.3 穹顶高度对烟气蔓延的影响80-83

    6.1.4 本节小结83

    6.2 岛式站台端部位置起火时烟气蔓延的数值模拟浅析83-89

    6.2.1 不同排烟方式对站台安全高度处的温度场及可见度场的影响83-85

    6.2.2 远离火源侧站台内的温度85-87

    6.2.3 站台内的烟尘浓度及 CO 浓度87-89

    6.2.4 本节小结89

    6.3 地下三层侧式站台火灾烟气蔓延与制约的数值模拟89-104

    6.3.1 自然填充方式下的烟气蔓延规律89-96

    6.3.2 不同排烟方式下的烟气蔓延情况96-100

    6.3.3 侧式站台火灾时机械排烟方式优化100-103

    6.3.4 本节小结103-104

    7 结论104-106

    致谢106-107

    攻读硕士学位期间参加的科研项目及科研成果107-108

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