基于Fluent的某隧道排烟设计+文献综述(9)
（3） 某隧道消防自动灭火方式
消防以水成膜泡沫为主的灭火系统，对灭汽油类的火灾特别有效。火灾报警系统采用线状感温式传感器，经过试验，功能良好。
3.1.2 通风方案的提出
由于目前隧道机械通风方式，一般分为全横向通风、半横向通风、纵向通风三种。通过比较各种通风方案，最终仍确定使用全横向通风方式。
然后对隧道内进行通风区段的划分，并假设隧道内火灾发生在其中一个通风区段内，计算得出隧道发生火灾所需的排烟量，通过通风方案达到设计目的。
3.2建立计算模型
3.2.1计算参数设定
设定在某隧道的下行线管段正常运营时发生一起车辆火灾，火源距离隧道入口500m左右。
本文所设计的公路隧道为长公路隧道，为了便于研究，选取隧道的中部管段，然后截取该管段260m的长度进行火灾时公路隧道通风数值模拟的研究。公路隧道内火灾的规模与发生事故车辆的类型相关，根据UPTUN隧道项目推荐值[16]，见表3.1。依据表3.1假设该隧道内发生火灾的车辆为公共汽车，热释放速率达到20MW，火源的尺寸为8.0m×2.8m×3.0m，火源距离所截取管段入口的50m处。参照表3.2可知公共汽车一旦发生火灾其最高温度可达700℃～800℃，根据表3.3可知公共汽车火灾产生的烟气量为50m³/s。
表3.1 UPTUN隧道项目推荐值[16]
车辆类型 数量 热释放速率（HRR） 火源尺寸（m×m×m）
小汽车 1 5MW 4.0×2.0×1.5
小型货车 1 10MW 4.0×2.0×2.0
公共汽车 1 20MW 8.0×2.8×3.0
载重卡车 1 50MW 6.0×2.8×3.0
表3.2 车辆类型与燃烧产生的热量[17]
车辆类型 最高温度/℃ 最大热量释放率/MW
轿车 400～500 3～5
公共汽车或有轨车辆 700～800 15～20
大货车或油罐车 1000～1200 50～100
火车车厢 800～900 15～20
表3.3 PIARC不同火灾场景推荐参数 [18]
小汽车 3辆客车 中巴/大巴 重型货车 汽油油罐车
烟气流量/（m³/s） 20 30 50 80 200～300
依据上述假定当公路隧道内发生一辆公共汽车燃烧事故，由表3.1可查，该类火灾发生时热释放速率为20MW，开启射流风机通风，同时排烟口开启将隧道内烟气通过烟道排出。根据《公路隧道通风照明设计规范》第3.9.2条规定，火灾时排烟风速可按2m/s～3m/s取值[19]。由于公路隧道内的火灾规模为20MW，因而，将风速定为3m/s。假定隧道内火灾处于稳态情况。
依据《流体力学泵与风机》[20]可按以下公式进行流体流态的判定：
式中：Re为雷诺数，v为空气的流速，d为隧道的直径， 为空气的运动粘度。
所以，隧道内火灾时的空气流动为湍流。
初始条件：公路隧道内的温度为25℃，隧道出入口相对压力为0Pa，隧道内空气的密度为1.205kg/m³。
3.2.2建立参数模型
在设计对象确定好之后，开始确定各坐标点。长公路隧道截取段的入口坐标为（0，0，0）、（-1.2，2.75，0）、（0，4.5，0）、（7.5，4.5，0）、（8.7，2.75，0）与（7.5，0，0），见图3.2。由于所截取的长度为260m，因而依据入口坐标推算出口坐标为（0，0，-260）、（-1.2，2.75，-260）、（0，4.5，-260）、（7.5，4.5，-260）、（8.7，2.75，-260）与（7.5，0，-260）。火源距离入口处20m，而且火源的尺寸已知，因而也能确定相应的坐标点。