FLUENT基于UDF模拟的某隧道通风优化设计(4)
2 隧道通风及CFD理论 6
2.1 隧道通风方式介绍 6
2.1.1 横向通风方式 6
2.1.2 纵向通风方式 6
2.1.3 半横向通风方式 6
2.2 流体力学理论 7
2.2.1 隧道通风中的基本理论 7
2.2.2 流体动力学控制方程 8
2.3 Fluent软件模拟 9
2.3.1 利用Gambit建立物理模型以及网格的划分 9
2.3.2 Fluent仿真器的数值模拟 10
3 热释放速率恒定时的隧道通风方案设计 11
3.1 工程概况 11
3.2 火灾情况下的通风方案验证 12
3.2.1 模拟条件及参数取值 12
3.2.2 建模 13
3.2.3 数值模拟结果分析 16
4 热释放速率变化时的隧道通风方案设计 19
4.1 UDF介绍 19
4.2 不同火源类型的通风方案比较 20
4.2.1 小轿车着火时隧道内通风方案比较 20
4.2.2 货车着火时的隧道内通风方案比较 24
4.2.2 公共汽车着火时的隧道内通风方案比较 28
5 隧道入口风速变化时的通风方案比较 32
6 结论与展望 35
6.1 结论 35
6.2 建议与展望 35
6.2.1 隧道火灾的预防及消防逃生建议 35
6.2.2 展望 37
致谢 38
参考文献 39
1 绪论
1.1 设计目的和意义
随着科技的高速发展，交通也有了日新月异的发展，其中就包括隧道交通。在2002年11月举办的国际隧道研讨会上，交通部副部长胡希捷宣布中国已成为隧道最多、发展最快的国家。中国已有8600多座铁路、公路隧道，总长度约为4370多公里。其中，中国的公路隧道总数已达到1782座，总长度704公里，是改革开放之初的13.5倍。
隧道高速建设与数量逐渐增加的同时，相继而来的是隧道内发生的各种事故，引发了许多许多的惨案。2013年10月1日早上9时至晚上6时短短9个小时内，金丽温高速金华段发生交通事故50起，其中八成事故发生在隧道内。而在这些隧道事故中，火灾事故是最为常见的也是各种事故中最危险的。一旦发生隧道火灾，隧道内的环境条件就会变得相当恶劣，直接影响到人员疏散逃生情况。国内外多起重大隧道火灾事故都为我们敲响了警钟。2012年5月7日下午台湾雪山隧道发生严重交通事故，一辆大客车因刹车不及撞上前方爆胎的小客车，造成两车起火，确认造成2人死、2人重伤、20人轻伤，死者皆为小客车乘客。2012年12月25日，中铁隧道集团二处有限公司承建的山西中南部铁路通道ZNTJ-6标南吕梁山隧道1号斜井发生爆炸事故，造成8人死亡。2013年8月，挪威的“最美隧道”内，由于一辆卡车突然起火引发一系列追尾事故，事故造成70人受伤，多为烟雾窒息所致。
隧道发生火灾时，由于不完全燃烧产生的有毒烟气是隧道中导致人员死亡的最主要原因。火灾中产生的烟气和灼热上浮的气体聚集起来，沿着隧道的顶部形成热烟气层。在无机械通风时，热烟气层就会从起火点向两端流动，同时风流支持着燃烧向火点和烟气层下流动[1]。不同的通风情况使火场内达到临界速度以及使上部气流分层所需的时间也不同[2]。若隧道内的通风系统能及时排出有毒烟气，那么隧道内人员的疏散时间就得到了保证。
隧道作为公路的咽喉路段，火灾是其最大的安全隐患。当紧急情况发生后，隧道内的通风设施就显得尤为重要，否则一旦发生火灾，人员未能及时疏散，后果将不堪设想。隧道中发生火灾并不是人为可以避免的，因此我们能做的就是在先前已得的实验数据和学者论文的基础上进一步研究来探索隧道内通风优化的设计。那么当隧道中真的发生火灾时，我们就可以吸取先前的教训，通过及时、良好的通风方式来改善隧道内环境，并为人员疏散提供足够的时间，最大限度地减少人员伤亡情况和经济损失。
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