火灾数值模拟研究FDS开题报告

毕业设计（论文）开题报告

学生姓名：学号:

所在学院：城市建设与安全工程学院

专

安全工程专业

业

设计（论文）题目地铁车厢火灾的数值模拟研究

指导教师：__________________________________

2013年1月9日

开题报告填写要求

1．开题报告（含“文献综述” ）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；

2．开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；

3．“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15 篇（不包括辞典、手册）；

4．有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 7408—94

《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2004年4月26日”或“2004-04-26 ”。

毕业设计（论文）开题报告

1.结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左

右的文献综述：

文献综述

一.地铁火灾研究的概述：

在现代大都市中，地铁是一种非常重要的公共交通工具，在人们的生活中发挥着越

来越重要的作用，它提供给人们的便利是其它交通工具所无法替代的。但是，由于地铁

属地下建筑，建筑结构特殊，而且客流量大、人员集中，所以一旦发生火灾，特别容易造成群死群伤的严重后果。以下是近年来全球地铁发生的几起重大灾难事故：

时间地点伤亡损失情况

1982-03-16美国纽约地铁伤86人、1节车厢被毁坏

1987-11-18伦敦国王十字地铁站32人死亡，100多人受伤

1991-04-16瑞士苏黎世地铁机车1人死亡，100多人受伤、售票厅被烧毁

1995-10-29埃塞拜疆首府巴库列车558人死亡，269人重伤

1998-01-01俄罗斯莫斯科地铁3人受伤

1999-06俄罗斯圣彼得堡地铁车站6人死亡

1999-10韩国首尔郊外的地铁55人死亡

2001-08英国伦敦发生地铁6人受伤

2001-08-30巴西圣保罗地铁1人死亡，27人受伤

2003-02-18韩国大邱市中央路地铁车站198人死亡、146人受伤

1996年至今北京地铁共发生151起火灾，多人伤亡

在所有统计的地铁火灾事故中，造成大量人员伤亡主要原因并不是烧伤，而是因为再地铁站内人员疏散不及时，导致大量人群滞留危险区域，燃烧过程中形成的烟气扩散后使站台内能见度降低，客观上增加了疏散的难度。与此同时造成被困人员心理恐慌，发生拥挤踩踏，更加阻碍了疏散速度，极易造成群死群伤事故。此外据统计，地铁火灾中地铁列车起火引起的占46%大部分列车火灾事故发生在车厢内，尤其以前生产的地铁车厢，内部装饰材料、座椅大多是可燃材料，或由于乘客携带的易燃品，或由于机械故障、电气故障等引起的地铁车厢着火。⑴而目前全世界已有100多座城市开通了300多条地铁线路，总长度超过6000公里。我国自1965年7月1日在北京动工修建地铁以来的40 年中，相继又在天津、香港、上海、深圳、南京和广州等六座城市开通了地铁，正式拉开了

我国城市地铁建设序幕。目前，我国有13个城市已经运行或正在修建地铁。因此, 开展对地铁车厢火灾形成和发展过程的研究，对此进行数值模拟分析，同时对地铁站台的安全疏散进行分析，对地铁的安全运行有非常重要的科学和现实意义。

三•研究路线:

四•总结

本次研究确立了南京地铁列车的主要火灾安全目标、通过对列车的火灾危险性分

析、危险源辨识、烟气温度变化的分析，及车站的实地勘察，运用FDS软件模拟出列车内不同位置发生火灾时烟气的流动情况和温度的分布。对于火源功率的设定国外发达国

家对于此问题的研究大都采用5〜50 MW，且重点研究10 M W情况的火灾实验。香港周允基教授在常用交通工具火灾中给出地铁火灾的热释放速率峰值约为35 MW ,地铁车辆火灾后25 m i n时相应的热释放速率变化范围在8〜13 MW。中国矿业大学程远平教授给出一节车厢火灾的最大热释放速率为23.8 MW , 3 节车厢火灾的最大热释放速

率为50.9 M W。冯炼在模拟计算中采用的列车火灾热释放速率峰值为13.6 MW。根

据我国相关的轨道交通工程安全预评价报告，地铁列车车厢发生火灾后的热释放速率峰值一般可取为6.8 MW ,火灾将在380 s时达到峰值，清华大学陈涛等研究人员按照最不利原则，取该场景下的火灾热释放速率为标准场景的 1.5倍，对应的热释放速率

峰值为10.2 MW ,火灾达到峰值的时间为233s。因此在本项研究中分别设置了火源功率为7.5MW 10MV和13MV三种情况进行模拟。通过这项研究，使得对地铁车厢火灾的发展过程有个清晰的认识，对地铁车厢的整体安全情况有了一个细致的了解，并以此制定相应的人员疏散计划。

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2 .本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段(途径)：

一•课题的主要研究内容、途径：

本课题主要是对地铁车厢内发生的火灾进行数值模拟和研究，通过经验公式和地铁实测所得的数据等确定模拟研究的边界条件，采用美国NIST开发的FDS(Fire Dynamics Simulator)程序对地铁车厢在火灾中的状况进行数值分析和模拟计算，分析当地铁列车着火情况下，烟气在车厢内和在隧道及车站蔓延的规律及温度场、浓度场分布特点，研究各种机械防排烟方式对烟气扩散的影响及机械防排烟的效果。

采用计算流体力学的方法对地铁站内列车着火情况下多个不同的着火点分别进行模拟，得到烟气的扩散形式及热量的传递规律，着重研究火灾状况下的温度、烟气浓度及火场可视度的变化。

在理论分析的基础上，利用FDS(Fire Dy namics Simulator) 软件建立地铁车厢发生火灾的数值模拟模型，从而得到有关地铁火灾的一般规律性结论。

通过FDS(Fire Dynamics Simulator)软件建立车厢内发生火灾的数值模拟模型，对不同着火点产生的烟气的扩散形式及热量的传递规律进行总结，采用对比分析的方法获得有利于减少地铁火灾危害的结论及地铁车厢内安全保护措施。