隧道半径对地铁列车火灾烟气蔓延特性影响研究

摘要：

隧道内地铁列车火灾发生时,列车通常处于运行状态,列车运动引起的活塞风会对隧道火灾烟气蔓延产生加速效应.与直线隧道相比,曲线隧道内活塞风分布规律发生改变,从而导致列车运动火灾烟气蔓延规律更加复杂.本研究采用三维非定常Navier-Stokes方程和RNG k-ε湍流模型,基于滑移网格技术模拟地铁列车与隧道的相对运动,构建曲线隧道地铁火灾数值模拟方法,并通过隧道火灾动模型试验验证了数值计算方法的可靠性.基于已被验证的数值模拟方法,研究了曲线隧道半径对地铁列车运动火灾烟气蔓延特性的影响.研究结果表明:曲线隧道内活塞风对火灾烟气纵向蔓延起主导作用.在列车停车时刻,随隧道曲线半径的增大,顶棚烟气流速峰值逐渐增大,而温度和二氧化碳浓度峰值呈减小趋势.列车停止后,活塞风速逐渐减弱,烟气开始发生逆流现象.随隧道曲线半径的增大,隧道壁面对气流纵向运动的阻塞作用减小,但活塞风风速衰减速率随隧道曲线半径的增大逐渐增大,导致隧道内烟气逆流时刻随着曲线隧道半径的增大先延迟后提前.相比直线隧道,曲线半径为700 m的隧道逆流时刻延迟21 s.当隧道内烟气发生逆流后(t=250 s),随着隧道半径增大,隧道顶棚温度峰值呈先下降后上升的趋势.相比直线隧道,半径为300 m的曲线隧道内火源上游高浓度二氧化碳(C≥0.03)范围减少了34.24％,下游增大了11.42％.

关键词：地铁列车火灾、曲线隧道、移动火源、滑移网格、烟气蔓延

所属期刊栏目：20

分类号：X932(安全工程)

资助基金：国家自然科学基金;湖南省自然科学基金资助项目

在线出版日期：2023-11-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：3918-3927