纵向通风下T型分岔隧道火灾烟气蔓延特性

doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2022.10.1590

中国安全科学学报 ›› 2022, Vol. 32 ›› Issue (10): 115-120.doi: 10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2022.10.1590

纵向通风下T型分岔隧道火灾烟气蔓延特性

姚勇征¹(), 宋恪斌¹^,², 史聪灵²^,^**(), 任飞², 李建², 车洪磊²

¹ 中国矿业大学（北京）应急管理与安全工程学院，北京 100083
² 中国安全生产科学研究院地铁火灾与客流疏运安全北京市重点实验室，北京 100012

收稿日期:2022-06-11 修回日期:2022-08-15 出版日期:2022-10-28
通讯作者:
**史聪灵（1979—），男，安徽寿县人，博士，教授级高级工程师，主要从事地下空间火灾、地铁客流疏运安全等方面的研究。E-mail： shicl@chinasafety.ac.cn。
作者简介:
姚勇征（1991—），男，满族，河北承德人，博士，讲师，主要从事隧道火灾、油池火灾尺度效应等方面研究。E-mail： yaoyz@cumtb.edu.cn。
任飞工程师
李建高级工程师
车洪磊高级工程师
基金资助:
国家自然科学基金青年科学基金资助(52006204); 中央高校基本科研业务费项目(2020XJAQ01); 火灾科学国家重点实验室开放课题项目(HZ2020-KF02&HZ2020-KF06); 中国安全生产科学研究院基本科研业务专项资金资助(2021JBKY08)

Fire smoke spread characteristics of T-shaped bifurcated tunnel under longitudinal ventilation

YAO Yongzheng¹(), SONG Kebin¹^,², SHI Congling²^,^**(), REN Fei², LI Jian², CHE Honglei²

¹ School of Emergency Management and Safety Engineering， China University of Mining & Technology （Beijing）， Beijing 100083，China
² Beijing Key Laboratory of Metro Fire and Passenger Transportation Safety， China Academy of Safety Science and Technology， Beijing 100012，China

Received:2022-06-11 Revised:2022-08-15 Published:2022-10-28

摘要/Abstract

摘要：

为探究纵向通风作用下T型分岔隧道内火灾烟气蔓延特性，采用火灾动力学模拟软件（FDS），建立分岔隧道全尺寸数值模型，通过改变主隧道内纵向通风风速和分岔隧道内火源功率，研究不同纵向通风风速与火源功率情况下主隧道与分岔隧道内温度分布规律以及流场特征。结果表明：随着纵向通风风速的增大，分岔隧道内上游火灾烟气温度呈现先下降后增大的变化趋势，分岔隧道内速度流场由向火源上游倾斜变为向火源下游倾斜；主隧道内烟气最高温度随纵向通风风速的增大呈现先增大后减小的变化特征，转折风速为2 m/s，且烟气最高温度出现位置基本在火源附近；主隧道内烟气蔓延前锋随纵向通风风速增大逐渐向下游移动，风速为3 m/s时，烟气蔓延前锋已被控制在火源中心线附近。

关键词: 纵向通风, T型分岔隧道, 烟气蔓延, 温度分布, 数值模拟

Abstract:

In order to study the characteristics of fire smoke spread in T-shaped bifurcated tunnels under longitudinal ventilation， a full-scale numerical model of the bifurcated tunnel was established using fire dynamics simulation（FDS） numerical simulation software. By changing different longitudinal ventilation and heat release rates， the temperature distribution and smoke flow characteristics were studied. The results show that： With the increase of longitudinal ventilation， the upstream fire smoke temperature in the bifurcated tunnel decreases first and then increases， and the velocity field in the bifurcated tunnel changes from inclined to upstream of the fire source to inclined to downstream of the fire source. The maximum smoke temperature in the main tunnel increases first and then decreases with the increase of longitudinal ventilation. The turning longitudinal ventilation speed is 2 m/s， and the maximum temperature of fire smoke is basically near the fire source. The smoke spread front in the main tunnel gradually moves downstream with the increase of longitudinal ventilation speed. When the longitudinal ventilation speed is 3 m/s， the smoke spread front is close to the fire source area.

Key words: longitudinal ventilation, T-shaped bifurcated tunnel, smoke spread, temperature distribution, numerical simulation

姚勇征, 宋恪斌, 史聪灵, 任飞, 李建, 车洪磊. 纵向通风下T型分岔隧道火灾烟气蔓延特性[J]. 中国安全科学学报, 2022, 32(10): 115-120.

YAO Yongzheng, SONG Kebin, SHI Congling, REN Fei, LI Jian, CHE Honglei. Fire smoke spread characteristics of T-shaped bifurcated tunnel under longitudinal ventilation[J]. China Safety Science Journal, 2022, 32(10): 115-120.

图/表 10

图1

表1

表2

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参考文献 12

[1]	交通运输部. 2020年交通运输行业发展统计公报[EB/OL]. (2021-05-19). http://www.gov.cn/xinwen/2021-05/19/content_5608523.htm.
[2]	中国城市轨道交通协会. 城市轨道交通2020年度统计和分析报告[R], 2021.
[3]	HUANG Youbo, LI Yanfeng, LI Junmei, et al. Experimental investigation on maximum gas temperature beneath the ceiling in a branched tunnel fire[J]. International Journal of Thermal Sciences, 2019, 145:1-9.
[4]	李智胜, 高云骥, 李小松, 等. 分岔隧道强羽流驱动的顶棚射流火焰特征[J]. 中国安全科学学报, 2020, 30(6): 166-171. doi: 10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2020.06.024
	LI Zhisheng, GAO Yunji, Li Xiaosong, et al. Flame characteristics of ceiling jet flow driven by strong plume in bifurcation tunnels[J]. China Safety Science Journal, 2020, 30(6): 166-171. doi: 10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2020.06.024
[5]	CHEN Longfei, MAO Pengfei, ZHANG Ynchun, et al. Experimental study on smoke characteristics of bifurcated tunnel fire[J]. Tunnelling and Underground Space Technology, 2020, 98: DOI:10.1016/j.tust.2020.103295. doi: 10.1016/j.tust.2020.103295
[6]	HUA Gaoying, WANG Wei, ZHAO Yaohua, et al. A study of an optimal smoke control strategy for an urban traffic link tunnel fire[J]. Tunnelling and Underground Space Technology, 2011, 26(2): 336-344. doi: 10.1016/j.tust.2010.11.004
[7]	高云骥, 罗越扬, 李智胜, 等. 分岔隧道火灾烟气回流长度及温度分布试验研究[J]. 中国安全科学学报, 2022, 32(3): 109-115. doi: 10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2022.03.015
	GAO Yunji, LUO Yueyang, LI Zhisheng, et al. Experimental study on smoke back-layering length and temperature distribution in bifurcation tunnels[J]. China Safety Science Journal, 2022, 32(3): 109-115. doi: 10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2022.03.015
[8]	NFPA 502-2014, Standard for road tunnels, bridges and other limited access highway[S].
[9]	杨晓菡. 隧道内不同车辆的热释放速率试验研究综述[C]. 2019中国消防协会科学技术年会论文集, 2019: 21-26.
[10]	GANNOUNI S, MAAD R B. Numerical study of the effect of blockage on critical velocity and backlayering length in longitudinally ventilated tunnel fires[J]. Tunnelling and Underground Space Technology, 2015, 48: 147-155. doi: 10.1016/j.tust.2015.03.003
[11]	ZHANG Shaogang, YANG Hui, YAO Yongzheng, et al. Numerical investigation of back-layering length and critical velocity in curved subway tunnels with different turning radius[J]. Fire Technology, 2017, 53(5): 1765-1793. doi: 10.1007/s10694-017-0656-0
[12]	YAO Yongzheng, LI Yingzhen, INGASON H, et al. Numerical study on overall smoke control using naturally ventilated shafts during fires in a road tunnel[J]. International Journal of Thermal Sciences, 2019, 140: 491-504. doi: 10.1016/j.ijthermalsci.2019.03.016

工况序号	热释放速率/MW	纵向通风风速/（m·s^-1）
1—4	5	0， 1， 2， 3
5—11	7.5	0， 1， 2， 3， 5， 10， 11
12—15	10	0， 1， 2， 3

[1]	张颖, 黄国洪, 龙雨娇. 高层建筑不同外保温立面结构火蔓延模拟研究[J]. 中国安全科学学报, 2024, 34(5): 122-128.
[2]	刘恩斌, 李茜, 寇博, 姜军, 李党建. 页岩气分离器阀套式排污阀冲蚀特性研究[J]. 中国安全科学学报, 2024, 34(5): 52-60.
[3]	何文, 卢博凯, 石文芳, 祝思雨, 刘金朋. 超声空化效应对细粒尾矿的增渗作用[J]. 中国安全科学学报, 2024, 34(5): 91-100.
[4]	夏勇, 安瑞楠, 张伟锋, 张超, 何坤, 林鹏. 高海拔长大水工隧洞群挡烟垂壁控烟机制[J]. 中国安全科学学报, 2024, 34(4): 58-66.
[5]	彭善碧, 罗雪. 埋地掺氢天然气管道泄漏扩散数值模拟研究[J]. 中国安全科学学报, 2024, 34(3): 63-69.
[6]	庞世俊, 陈大伟, 郗艳红. 低真空隧道列车车厢内部火灾温度分布特征[J]. 中国安全科学学报, 2024, 34(2): 138-143.
[7]	段继超, 宗琦, 汪海波, 王浩. 起爆顺序对台阶岩石破碎块度及爆破振动影响研究[J]. 中国安全科学学报, 2024, 34(2): 192-199.
[8]	熊小慧, 张朵朵, 耿语堂, 杨波, 唐明赞, 陈光. 400 km/h高速列车过隧道时列车风特性研究[J]. 中国安全科学学报, 2024, 34(1): 106-115.
[9]	彭善碧, 李薇, 唐平. 基于FLACS的地下暗厨房燃气爆炸数值模拟[J]. 中国安全科学学报, 2024, 34(1): 215-222.
[10]	王瑜, 焦晓亮, 赵长海, 宋德林. 露天煤矿吊斗铲倒堆工艺粉尘扩散特征研究[J]. 中国安全科学学报, 2023, 33(S2): 188-194.
[11]	张莉聪, 李斯曼, 周振兴. 煤矿瓦斯多相协同抑爆的研究进展与展望[J]. 中国安全科学学报, 2023, 33(S1): 97-104.
[12]	张健, 张鹏妍, 魏建平, SI Guangyao, 许博, 许振国. 巷道围岩调热圈分布特性研究:以羊场湾煤矿为例[J]. 中国安全科学学报, 2023, 33(8): 125-133.
[13]	安伟光, 广大庆. 隧道运动体火灾温度分布及烟气输运特性[J]. 中国安全科学学报, 2023, 33(8): 77-83.
[14]	仇培云, 陈俊沣, 程辉航, 龙增, 钟茂华. 地铁停车线区域通风排烟模式研究[J]. 中国安全科学学报, 2023, 33(7): 156-163.
[15]	李沛琳, 蒋仲安, 曾发镔. 制曲车间多尘源粉尘分布特征数值模拟[J]. 中国安全科学学报, 2023, 33(4): 130-139.

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Fire smoke spread characteristics of T-shaped bifurcated tunnel under longitudinal ventilation

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