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西安地铁纬一街站台区间火灾烟气蔓延数值模拟研究

作　者: 王萌
导　师: 邓军；张辛亥
学　校: 西安科技大学
专　业: 安全技术及工程
关键词: 地铁站台机械防排烟系统烟气蔓延数值模拟
分类号: U231.96
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

地铁作为重要的交通工具在许多大中城市投入使用,然而,地铁一旦发生火灾,高温烟气严重威胁着人们的交通环境安全。火灾时,地铁机械防排烟系统快速探测火灾,迅速启动,有效排出高温有害烟气,能够为人员疏散和灭火救援提供有利条件。因此,研究火灾情况下,地铁机械防排烟系统不同运行模式下,地铁站台区间烟气蔓延流动规律,进而对比不同工况防排烟系统工作效率,对地铁机械防排烟系统性能化设计提供一定的指导与依据,并可为地铁火灾的控制优化提供辅助与决策,具有重要的实际意义。本文以西安地铁二号线典型站纬一街车站为研究对象,通过对地铁火灾烟气特征和防排烟系统的分析,利用FLUENT软件,建立地铁车站站台火灾烟气物理模型,选定计算公式,确定边界条件,从而模拟研究不同工况条件下,站台层、站厅层的烟气蔓延流动规律,分析不同工况下防排烟系统工作效率,并通过实测数据验证现有防排烟系统设计的安全有效性。研究结果表明,站台层起火或者站厅层起火时,现有防排烟系统工作模式对有效排出烟气效果不一致;站台层火灾时,增加防排烟口之间距离或者减少防排烟口之间距离对排烟功效作用影响甚微;而工况一与挡烟垂壁作用,阻挡烟气蔓延流动的效率大于工况二与挡烟垂壁的效率;增加防排烟口数量,减少防排烟口单位面积排烟速率,同时减少防排烟口之间距离,与挡烟垂壁共同作用,阻挡烟气蔓延流动的效率大于工况一的工作效率;站厅火灾时,增加防排烟口之间距离的工作模式,更加有利于排出高温有害烟气,更利于人员安全疏散与灭火救援。

全文目录

摘要  2-3
ABSTRACT  3-8
1 绪论  8-17
  1.1 选题背景与研究意义  8-10
  1.2 国内外研究现状  10-14
    1.2.1 地铁建筑特点及火灾危害  10-11
    1.2.2 地铁火灾研究方法与研究成果  11-12
    1.2.3 实测方法研究情况  12
    1.2.4 模型试验方法研究情况  12-13
    1.2.5 数值模拟方法研究情况  13-14
  1.3 本文的研究内容、技术路线  14-17
    1.3.1 研究的主要内容  14-15
    1.3.2 技术路线  15-17
2 地铁火灾烟气特征及火灾防排烟系统  17-22
  2.1 地铁火灾烟气蔓延流动的基本特性  17-18
    2.1.1 烟气的产生  17
    2.1.2 地铁烟气层流动特性  17-18
  2.2 地铁防排烟系统概述  18-20
    2.2.1 地铁防排烟系统简介  18
    2.2.2 车站公共区域地铁防排烟系统  18-19
    2.2.3 车站设备管理用房防排烟系统  19
    2.2.4 隧道区间防排烟系统  19-20
  2.3 地铁机械防排烟系统的重要性  20-21
  2.4 小结  21-22
3 地铁火灾烟气蔓延流动模拟  22-31
  3.1 本文采用模拟的软件FLUENT  22-24
    3.1.1 FLUENT 软件功能介绍  22
    3.1.2 FLUENT 软件的结构  22-23
    3.1.3 FLUENT 软件计算流体类型  23
    3.1.4 FLUENT 软件计算求解技术  23
    3.1.5 FLUENT 软件的物理模型  23
    3.1.6 FLUENT 软件的优点  23-24
  3.2 本文利用FLUENT 要做的模拟  24
  3.3 建立物理模型  24-26
    3.3.1 研究对象概述及防排烟设计参数  24-25
    3.3.2 模型图及说明  25-26
    3.3.3 模型的假设和简化  26
  3.4 边界条件设定  26-29
    3.4.1 火源的选择与设定  26-27
    3.4.2 温度、压力、湿度等边界条件  27
    3.4.3 模拟时间的确定  27
    3.4.4 烟气产物组分及排烟速率的计算  27-29
  3.5 不同工况概述  29-30
    3.5.1 防排烟系统工况一  29
    3.5.2 防排烟系统工况二  29
    3.5.3 防排烟系统工况三  29
    3.5.4 防排烟系统工况四  29-30
    3.5.5 防排烟系统工况五  30
  3.6 性能化评估地铁火灾机械防排烟系统的判据  30-31
4 FLUENT 模拟结果分析  31-55
  4.1 模拟工况一数值模拟结果及分析  31-35
    4.1.1 模拟结果  31-34
    4.1.2 工况一模拟结果分析  34-35
    4.1.3 工况一模拟结果小结  35
  4.2 模拟工况二数值模拟结果及分析  35-40
    4.2.1 模拟结果  35-39
    4.2.2 工况二模式下数值模拟结果分析  39
    4.2.3 工况二模拟结果分析小结  39-40
  4.3 模拟工况三数值模拟结果及分析  40-44
    4.3.1 模拟结果  40-43
    4.3.2 工况三模式下数值模拟结果分析  43-44
    4.3.3 工况三模拟结果小结  44
  4.4 模拟工况四数值模拟结果及分析  44-48
    4.4.1 模拟结果  44-47
    4.4.2 工况四模式下数值模拟结果分析  47-48
    4.4.3 工况四模拟结果小结  48
  4.5 模拟工况五数值模拟结果及分析  48-52
    4.5.1 模拟结果  48-51
    4.5.2 工况五模式下数值模拟结果分析  51-52
    4.5.3 工况五模拟结果小结  52
  4.6 对比分析模拟结果  52-54
    4.6.1 工况一模拟结果工况二模拟结果对比分析  52-53
    4.6.2 工况三模拟结果工况四模拟结果对比分析  53
    4.6.3 工况五模拟结果工况一模拟结果对比分析  53-54
  4.7 小结  54-55
5 实验数据分析验证  55-57
  5.1 实验数据  55
    5.1.1 实验测量地铁初始条件  55
    5.1.2 实验结果  55
  5.2 实验数据分析验证  55-57
6 结论  57-58
致谢  58-59
参考文献  59-63
附录  63

西安地铁纬一街站台区间火灾烟气蔓延数值模拟研究

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