双火源隧道火灾数值模拟

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环境因素对隧道火灾蔓延的数值模拟与分析

向４车道，道宽３７净高４５ｎ，缘带宽０５ｍ，车．５ｍ，．ｌ路．最
械排烟设备未开启，道一端设置风入口，一端敞开，隧另以保证纵向空气流动，体模型见图２所示。模拟设置具燃烧时间为３０ｓ０。
温度高达６Ｏ℃ ，种情况下很容易引起汽车自燃，且这而
坐标轴
Ｘｙ
Ｚ
表１网格参数设置
最小值／ｍ
— ０ —１一２
Ｏ
最大值／ｍ
１．００５．５
４５．
网格数
２００７５
４５
为火灾的前期蔓延提供了条件，大了火灾扑救和人员加
＿防建漓论磷
环境因素对隧道火灾蔓延的数值模拟与分析
侯龙飞，崔武远，禹辰刘
（汉科技大学资源与环境工程学院，武湖北武汉４０８）３０１
摘要：某过江隧道为研究对象，用ＦＳ对该隧道火以利Ｄ
２火灾危险临界条件
大坡度４３，．江底盾构段长约２５ｋ． ห้องสมุดไป่ตู้。图ｌ为隧道剖面图。隧道内设计车速为５ｍ／，计到２２年车流量将０ｋｈ预００
达到７８万辆／，峰时段通车能力为６７０辆／。．ｄ高５ｈ
武汉过江隧道内暂时只能通行小汽车，因此按小汽车尺寸建立车辆模型，辆的最大长、、尺寸分别取车宽高３６、．０、．５ｍ，内可燃物简化为塑料和泡沫。考．０２０１６车虑其他汽车车况良好，发生漏油，在第一辆燃烧的汽不仅车上设置火源为５的酒精，替汽油燃烧。灭火器的ＯＬ代使用条件为距火源２３ｍ，合实验模型，～结目标点选择在距事故车辆前端２３ｍ处，度为１６ｍ。温度测点．高．布置在每列车辆的中线上方１６ｎ度处，隔为０５．ｌ高间．

长隧道火灾烟气运动三维数值模拟

警＋ｐ）一（一＋ｕ一
ｃ＋ｐ，忌）砉ｃ一，ｕ番（瑟一ｉｈ＋
｜＋Ｓ０ＱＲｈ（）３
非平衡态的动力过程，含多种形式的传热传质、杂化包复学反应、流流动和相变等物理、学作用，本质是在湍化其时间和空间上失去控制的燃烧现象。实际燃烧均为湍流
（）Ｐ）１＋一０砉（丢（
０．
）＋
（）５
据快速反应假设，＿求出各反应组分的化学状态参数由厂的瞬时值，通过Ｐ（）到其平均值；后求解滞止焓，再＿得厂最得到温度场分布。
度等）间存在唯一的函数关系。因此，立混合分数的之建输运方程并假定其脉动的概率密度函数，而通过概率从积分就可以完全确定湍流燃烧过程中所有标量的时平均
特性。湍流燃烧模型的基本控制方程如下：
为包含化学反应放（）的体积热源，忌／吸热／一ｐｅ为湍ｚ
流粘性系数；型系数、，、、分别为Ｏ０、模、．９０８、．、．、．９ｋ￡别为湍动能和湍动能耗散率，．５０７２８１７；、分通过带浮力修正的ｋ模型求解；为辐射热流，过 —ｓＱ通

中梁山隧道火灾通风排烟的数值模拟

内不设通风竖井，列车起火后，流风机由起火列车向即射
非起火列车方向排烟。这种情况下，起火列车位于起非
附近，客迅速从列车前后的端门同时疏散，车后根据乘下疏散指示标志通过最近的中隔墙防火门，散到另一侧疏隧道。这种情况发生的几率很小，有在前驶列车发生只火灾且后驶列车也出现故障时才发生。
之间，洞口里程为Ｋ２＋８５出洞口里程为Ｋ２入３０，８＋
（）１当后方列车发生火灾被迫停在隧道内时，则前
方列车迅速驶出隧道，同时待另一侧非火灾隧道内列车
１５隧道全长４３０ｒ，３，３ｎ远期高峰时上下行方向均将同时有两列列车运行。按照一般的做法，竖井设置在某个长度范围内，将保
由以上分析可知，道内最不利的是第三种通风模隧式。
２数值模型的建立２１物理模型．
火点下游，火点产生的高温烟气将沿排烟方向逐渐蔓起延至非起火列车，果非起火列车上的人员不能及时疏如散，到烟气侵扰，命安全将受到威胁。受生
显示，流风机作用下火区上游通风风速为２５ｍ／，有产生射．ｓ没回流，火列车人员能够安全疏散。烟流前锋面到达非起火列起车的时间超过８０Ｓ大于非起火列车人员疏散完成时间。５，关键词：灾；火地铁区间隧道；气蔓延；值模拟烟数中图分类号：９３４Ｕ４８Ｘ１．，５文献标志码：Ａ

火灾发生与蔓延过程的数值模拟研究

火灾发生与蔓延过程的数值模拟研究第一章：引言火灾一旦发生，其速度和规模都很难预测。

为了提高火灾的防范和应对措施，科研人员开始利用数值模拟技术对火灾发生与蔓延过程进行研究，以帮助决策者更好地响应火灾应急。

本文旨在介绍火灾发生与蔓延过程的数值模拟研究，包括火灾数学模型的建立、模拟方法的介绍以及案例分析等。

第二章：火灾数学模型的建立火灾温度场的描述是火灾数学模型研究的核心问题。

一般来讲，火灾数学模型可以分为离散模型和连续模型两种。

1. 离散模型离散模型采用零维、一维和二维等离散化的方式来描述火灾温度场，并对火灾区域内的每个离散点进行计算。

根据火灾发生机理和现场状况，离散模型分为时间离散和空间离散两种。

时间离散模型主要是利用数值方法对火灾蔓延过程进行模拟，通过离散化时间可以计算出每个时刻火场温度场的分布情况。

空间离散模型则采用网格计算的方法对火场进行离散化，通过建立网格模型计算每个网格点的温度分布情况。

2. 连续模型连续模型则采用连续分布函数对火灾温度场进行描述，通过求解数学方程来预测火灾温度场的变化。

连续模型分为自由面模型和收缩过程模型两种。

自由面模型主要是通过自由面相火焰高度和火焰温度的关系来推导温度场分布；而收缩过程模型则是通过分析火焰收缩过程的物理特性，来预测火焰温度分布的变化。

第三章：火灾数值模拟方法的介绍数值模拟方法指的是将火灾数学模型转化为计算机可执行的代码，利用计算机进行模拟计算和可视化分析。

下面介绍几种常见的火灾数值模拟方法：1. CFD方法CFD(Computational Fluid Dynamics)方法是一种利用计算机数值模拟流体流动的方法。

在火灾数值模拟中，CFD方法主要是对火灾温度场和火灾烟气运动的模拟，旨在分析火灾蔓延过程中火焰的扩散速度和温度分布等参数。

2. FEM方法FEM（Finite Element Method）方法是一种通过将一个区域离散化为数个小区域，将其变成一个有限元体系进行数值计算的方法。

铁路盾构隧道火灾烟气控制数值模拟研究

Ｃ
ｎ
洋水下盾构铁路隧道为研究对象，采用ＦＤＳ４．０对一３％坡度隧道列车头部１５ＭＷ火灾时，烟气在１、２、３ｍ／ｓ和４ｍ／ｓ等纵向风速下的控制效果进行模拟计算。对比分析不同风速下隧道内火灾烟气的温度、能见度、ＣＯ浓度等
Ⅳ
ｎ
ＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＳｔｕｄｙｏｎＦｉｒｅＳｍｏｋｅＣｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ
ｉｎＲａｉｌｗａｙＳｈｉｅｌｄＴｕｎｎｅｌ
．
Ｄ
≥ ＝＝
ｃｏｎｔｒｏｌｅｆｅｃｔｓｗａｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄｂｙｕｓｉｎｇＦＤＳ４．０．ｆｏｒｔｈｅｆｉｒｅｈａｚａｒｄｏｆ１５ＭＷａｔｔｒａｉｎｈｅａｄｉｎｔｕｎｎｅｌ４ｗｉｔｈ一３％ｓｌｏｐｅｒｅｐｅｃｔｉｖｅｌｙｗｉｔｈ１．２．３ｍ／ｓａｎｄ４ｍ／ｓｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｗｉｎｄｓｐｅｅｄｓ．Ａｎｄｔｈｅｎｃｏｎｔｒａｓｔ０
ｔｈｅｔｕｎｎｅｌｕｎｄｅｒｄｉｉｅｆｒｅｎｔｗｉｎｄｓｐｅｅｄｓ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｓｈｏｗｓｔｈａｔ．ｔｈｅｆｉｒｅｓｍｏｋｅｆｌｏｗｃａｎｂｅｅｆｅｃｔｉｖｅｌｖｃｏｎｔｒｏｌｅｄｏｎｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆ３ｍ／ｓｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎｓｐｅｅｄ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｃａｎｓｅｒｖｅａｓｒｅｆｅｒｅｎｅｅｆｏｒｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎａｎｄｓｍｏｋｅｅｘｈａｕｓｔｓｙｓｔｅｍｉｎＳｈｉｚｉｙａｎｇＴｕｎｎｅ１．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒａｉｌｗａｙｓｈｉｅｌｄｔｕｎｎｅｌ；ｆｉｒｅｓｍｏｋｅｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ

隧道火灾中火羽流特性的数值模拟

摘要：用Ｆｕｎ软件对隧道火灾中火羽流特性进行了利ｌｅｔ
模拟分析，究了隧道坡度对火羽流的影响，前人所进行的研与
动方：＿８，［ｏｏ］量程ｐ８２，ｕ＿／ｕｉ（＋）
罟ｌＯ）（ｕ＋２Ｐｊ —ｅ』５ｇ十
Ｓｒｃｍｅｒ等人在２０ｔｕｋｉｅ０４年Ｉｔ．Ｎｕｒｎ．Ｊｍｅ．Ｍｅｈｔ．Ｆｕｄｌｉｓ上发表的题为 “ ｄｌｎｎｉｌｔｎｏＭｏｅｌｇａｄｓｉｍｕａｉｆｏｆｅｅｉｅｔｎｅ ” ｉｓｎｖｈｃｕｎｌ的文章，Ｎ一ｒｉｌｓ对．Ｓ方程进行低马
（２）
Ｄｔ一
（）＿罢
（３）
熹（ｓ＋ ∑ ∑ Ｖ＋ｓ．ｔ）
随着世界经济的发展，们对交通、人运输的要求越来越高。地铁、路、车穿山隧道甚至海底隧道不断公火
出现，以缓解日益增长的交通压力。而地铁运营安全是非常突出的问题，隧道内空间相对封闭，散条件差，疏
称分布将被破坏Ｒｆｌａｅｔ０— ａｄｒ等人研ａｅＢｌｓｒｓＴｊｕａａｌｅａ
究了隧道坡度对火灾时隧道通风的影响。Ｇ．Ｔ．
ＡｔｉｓｎａｄＹ．ｋｎｏｎｗｕ对倾斜隧道烟气排放的临界速
方形成热羽流，羽流上升且不断卷吸周围的冷空气。热
当热羽流上升至顶篷时，将会形成两股气流分别以相反的方向沿着隧道顶棚传播。如果火源两侧的建筑结构和障碍物是对称分布，理论上上升的热羽流和两股气流也应该是对称分布的。．ＬＨ．Ｈｕ等人研究了火灾

隧道火灾疏散安全性的数值模拟分析

第３７卷第５期
２０１３年１Ｏ月
武汉理工大学学报（交通科学与工程版）
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
（ＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）
生头晕、乏力等不适感；随着浓度的增加，会产生头
隧道由于其特殊的空间结构，一旦发生火灾，
后果极其严重．发生火灾后，保证人员安全地疏散是减少灾害损失的重要工作．前人的研究集中在具体的放排烟、喷淋降温灭火、应急救援体系建立等方面，如舒宁等Ｌ１］研究烟气在隧道中的流动情
２数值模拟
２．１模拟软件介绍
１疏散条件
火灾过程中，对人员疏散影响最大的３个因
本文使用的ＦＤＳ软件是美国国家标准研究所开发的计算流体力学火灾数值模拟软件，专门用于研究火灾过程中烟气的传播．它使用大涡模拟（ＬＥＳ）方法和直接数值模拟（ＤＮｓ）方法处理湍
江（１９８８一）：男，硕士生，主要研究领域为通风、火灾安全技术
・
１０６０・
武汉理工大学学报（交通科学与工程版）
２０１３年

公路隧道火灾事故污染数值模拟与分析

２１源．
莒△ ）芒旦ｄ
隧道内火源主要是随时间ｔ而变化。在一维情况下，源可简化为一点源或线源（用一火可系列点源模拟）。为此，点源情况给出以下火源变化函数：按
ｆ一ｆｅｐ（／ｏｘ一ｔＮ）（）３
ｆ一０时的火源工况；一ｔｏ —ｔｆ时刻的火源工况；Ｎ一一常数。为便于分析，火源等效为污把染源处理，则有
坂隧道火灾，９６英法海底隧道火灾，９９法国及意大利间的Ｍｏｔｌｎ１９年１９年ｎａｃ隧道火灾及澳Ｂ大利亚Ｊｕｒａｅｎ隧道火灾都是震惊于世的。对此，路隧道火灾研究工作己引起了国际上的高公度重视。近二三十年来，日本、瑞士、奥地利等国纷纷进行研究和实地模拟隧道火灾试验，究研隧道火灾的危害性及其消防对策。我国城市建设等有关部门也针对隧道防火设计问题开始进行研究，由于各种原因，但工作开展较缓慢。目前为止，国仍没有专门的公路隧道设计防火到我规范。因此，文试图对短时间内隧道内的空气动力学行为、本火源的变化及污染物的变化等通过一维对流扩散方程进行数值模拟，结合隧道火灾实验报告建议性给出一污染物浓度计算并
（２）
￡、ＴＤ由经验公式事先给出。研究表明，ｎ有１－～１－ｍ／Ｔ￡、ｎ据￡具Ｔ０ｓ４ｓ的数量级，０￡ｔ具有１－～２０

公路隧道火灾的模型试验与数值漠拟分析

ＥｇｎｅｉｇＳｕｈＣｉａＵｎｖｒｉｆｅｈｏｏｙＧｕｎｄｎ，６０Ｃｉａｎｉｅｒ，ｏｔｈｎｉｅｓｙｏｃｎｌｇ，ａｇｏｇ５４ｈｎ）ｎｔＴ１０
Ａｂｔａｔｎｏｄｒｔｎｅｔａｅｔｍｐｒｔｒｉｔｉｕｉｎｏｅｓｏｅｆｏｉｏｄｔｎｅｒｎｐｒｄｔｒａｅｙｓｒｃ：Ｉｒｅｏｉｖｓｉｔｅｅａｕｅｄｓｒｂｔｆｈｍｋｗｒａｕｎｌｅａｄｕｇａｅｉｆｅｓｆｔ．ｇｏｔｌｎｉｆｓｉ
Ｊ］董ｒ＿公路隧道火灾的模型试验与数值漠拟分析
梁平兰馨龙新峰
（．南理工大学电力学院，广东广州５６０１华１４；０
பைடு நூலகம்
２．华南理工大学化学－５化工学院传热强化与过程节能教育部重点实验室，广东广州５０４）１６０
５／范围内调节。采用该试验装置，进行了火灾时隧道内温度场的纵向、横向分布规律以及温度场扩散范围的火灾模型ｍｓ试验。试验中设定了不同的通风风速来模拟实际的隧道火灾场景，隧道内烟流温度通过数据采集系统读取。用ＦＳ灾Ｄ火动力学模拟软件进行了数值模拟计算，总体来看数值模拟的结果与试验数据的吻合程度较好。并依据试验及数值模拟的
ａｘｅｉｎａｕｎｌｆｅｄｖｃｓｓｔｕｐｂｈｕｈｒｎｅｐｒｍｅｔｌｔｎｅｒｅｉｅｗａｅｙｔｅａｔｏ．Ｔｈｓｍｏｅｅｉｅｉｉｄｌｄｖｃ．ｗｈｃｓｂｓｄｏｎｌｇｃｌｔｅｒ．ｉｈｗａａｅｎａａｏｉａｈｏｙ

隧道工程设计中的地震防灾分析与数值模拟

隧道工程设计中的地震防灾分析与数值模拟地震是自然界的一种常见灾害，容易对人类社会和基础设施造成严重破坏。

隧道工程作为现代交通和通信基础设施的重要组成部分，其设计和建设必须充分考虑地震防灾要求，以确保工程的安全性和可靠性。

本文将重点论述隧道工程设计中的地震防灾分析与数值模拟的相关内容。

首先，地震防灾分析是隧道工程设计中的重要环节。

设计人员首先需要通过地震波形预测和地震危险性评估，确定隧道所处地区的地震活动性和地震峰值加速度。

这些参数将直接影响到隧道的设计参数，如隧道的抗震设防等级、地震激励和结构响应分析等。

通过对地震波形的预测和危险性评估，设计人员可以合理选择设计地震动参数，为隧道工程的安全性提供科学依据。

其次，数值模拟在隧道工程设计中起到了重要作用。

隧道工程往往具有复杂的三维空间形态和复杂的构造体系，在地震作用下结构的动力响应也很复杂。

因此，通过数值模拟可以对隧道结构在地震作用下的动力响应与变形进行分析和预测，对隧道结构的抗震性能进行评估。

基于数值模拟的地震动力响应分析，需要考虑多个关键因素。

首先，需要准确描述隧道结构的几何形态与材料特性，以及地震波的加速度、速度、位移等信息。

其次，需要合理选择适当的数值模型和计算方法，例如有限元法或边界元法等，以模拟地震动力作用下隧道结构的动态响应。

最后，需要验证数值模拟结果的准确性和可靠性，通过与实测数据、物理模型试验结果的对比进行验证，提高数值模拟的可信度。

在地震动力响应分析中，考虑隧道结构的非线性行为十分重要。

隧道结构在地震荷载下可能发生局部破坏、滑动或屈曲等变形形式，因此需要将结构的非线性本构关系和材料的非线性特性考虑进去。

此外，隧道结构与固体土壤相互作用也是考虑的重要因素之一，需要建立隧道结构与土壤的耦合模型，考虑土体的动力特性和土与结构之间的相互作用。

除了地震动力响应分析，隧道工程设计中的地震防灾还需要考虑地震后的应急预案和结构加固措施。

针对设计地震动参数而设计的隧道结构，需要进行抗震性能评估，确定结构的抗震性能和剩余寿命。

某公路隧道火灾烟气流动规律研究

某公路隧道火灾烟气流动规律研究随着交通的快速发展，公路隧道作为重要的交通基础设施在现代社会中发挥着重要的作用。

然而，隧道火灾作为一种灾害事故，不仅会造成财产损失，还会造成人员伤亡。

因此，研究隧道火灾烟气的流动规律对于提高隧道火灾的防控能力具有重要意义。

隧道火灾烟气的流动规律研究主要涉及烟气扩散、温度场和速度场等方面。

首先，烟气扩散是隧道火灾烟气流动的重要特征之一。

烟气会随着火源释放，由于热浮力的作用而向上升腾，并在隧道内部形成一定的流动模式。

其次，在火灾发生后，隧道内的温度场会发生剧烈变化。

火源的热辐射会使得隧道内部空气温度升高，而火灾烟气的热浮力也会导致温度场的不均匀分布。

最后，火灾烟气的速度场对于研究隧道火灾的传播和烟雾控制具有重要意义。

火灾烟气的速度分布会受到隧道内部结构和气流影响因素的影响，因此了解火灾烟气在隧道内的速度场分布对于实施有效的烟雾控制具有重要意义。

为了研究隧道火灾烟气的流动规律，研究人员采用了实验和数值模拟相结合的方法。

实验通常通过设置模拟火源和烟雾生成器来模拟隧道火灾烟气的产生和流动过程，并通过测量和观察来获取相关数据。

数值模拟则通过建立数学模型，采用计算流体力学方法对隧道火灾烟气的流动进行模拟和分析。

这两种方法相互验证，可以更全面和准确地研究隧道火灾烟气的流动规律。

在研究过程中，研究人员发现了一些重要的规律。

例如，火灾烟气扩散的范围和速度与火源能量和隧道内部结构有关。

火源能量越大，烟气扩散范围越广，速度越快。

隧道内部的结构也会影响烟气的流动，例如隧道壁面的光滑度和隧道的通风情况。

此外，火灾烟气的速度分布也受到隧道入口和出口的影响，入口和出口的布置会影响烟气的流动路径和速度分布。

综上所述，某公路隧道火灾烟气流动规律的研究对于提高隧道火灾的防控能力具有重要意义。

通过实验和数值模拟相结合的方法，我们可以更。

特长公路隧道火灾排烟数值模拟

排烟口
1
工程概况
岳西至武汉高速公路安徽段位于大别山腹地，是连接中西部
地区与东南沿海的交通大通道。明堂山隧道是本段的关键性工程，为上下行分离式特长公路隧道，长度为 2 × 7 568． 5 m。隧道右洞采用竖井送排 + 射流风机纵向式通风；隧道左洞采用全射流风机 + 集中排烟通风。
收稿日期： 2012-09-02 作者简介：吴华（ 1985- ），男，硕士，助理工程师
第 38 卷第 33 期 2012 年11 月
· 192·
第 38 卷第 33 期 2012 年11 月来自山西建
筑
SHANXI
ARCHITECTURE
Vol． 38 No． 33 Nov． 2012
文章编号： 1009-6825 （ 2012 ） 33-0192-02
特长公路隧道火灾排烟数值模拟
吴
摘
华
（安徽省交通规划设计研究院有限公司，安徽合肥 230088 ）
图1
隧道整体模型图
考虑火灾工况下不同的风机控制模式，模拟了仅开启射流风仅开启排烟通道和射流风机、排烟通道均开启三种主要工况。机、 2． 5 m / s， 3． 0 m / s， 4． 0 m / s 射流风机提供的纵向风速按 1． 0 m / s，取值，对应的排烟通道排风量按送排流量比 φ 考虑，送排流量比 φ （送风量与排风量的比值）取值分别为 2． 0 ， 1． 25 ， 1． 0 ， 0． 75 。
3． 2
模拟结果与分析
隧道发生火灾后，洞内温度有一个急剧增长的过程，一般在起火后 3 min ～ 8 min 内，温度即可达到最高。这就要求隧道内具对火灾进行及时快速的响应。在火灾尚备完善的监控监测系统，未充分发展时，通过控制通风模式，将火灾对遇险人员及隧道的损害降至最低。下面分三种通风控制模式对火灾的控制效果进行数值模拟。 1 ）仅开启射流风机模拟结果。在火灾发生后，若着火点距排烟口较远时，可考虑优先开启射流风机排烟。射流风机提供的洞 2． 5 m / s， 3． 0 m / s， 4． 0 m / s 四种工况进行内风速分别按 1． 0 m / s，数值模拟（见图 2 ）。观察 6 min 之后隧道洞内的烟流扩散情况。由图 2 可知，当射流风机提供的风速 v = 1． 0 m / s 时，通风量烟流向上游扩散，产生了较为明显的回流现象，消防人员难不足，以从上游接近火点，不利于消防救援；而当风速为 4． 0 m / s 时，风破坏了烟流在下游的分层扩散，致使烟雾过早的充满隧速过大，。道，不利于人员的快速逃生因此，根据不同的火灾规模，合理控制纵向风速，避免产生回流现象，同时，尽可能的延长烟雾在隧道拱部的贴附时间，为人员逃生争取时间，对救援防灾具有非常重要的意义。 2 ）仅开启排烟通道模拟结果。在火灾发生后，若着火点距离射流风机较远，而距离排烟口较近时，可考虑优先开启排烟通道。

基于FDS的公路隧道火灾仿真

对隧道内的温度场、烟气浓度场及能见度的分布进行了大量的数值模拟分析研究。得出了隧道各断面的温度、ｃ浓度及Ｏ
能见度的分布规律，给出了几项改善人员生的措施。本文的研究结果对制定长大公路隧道火灾应急预案提供了重要的逃
ＳＡ — ＤＤ、Ｆｕｎ、ＦＯ３等。它们都足基于计算流ＴＲＣ、ＦＳｌｅｔＬＷＤ率面＝＋：ຫໍສະໝຸດ 鲁 “ Ｄ。３仿真模型
本文的数值模拟选取的是实际公路隧道中的一段，长度为两横洞的距离４０。隧道的断面如图１０ｍ所示。坐标原点（，Ｏ０）在入口断面底线的中点，火源在模拟段的中问位置，着，０火点在路的中央。隧道火灾模拟的几何模型如图２所示；
ｏｔｉｅ，ｎｏｕａｓａｉｇｍｅｓｒｓｗｅｅｐｏｉｅＩｒｖｄｄｉｐｒａｔｔｃｎｃｌｓｐｏｔｔｏｍｕａｅｆｅｂａｎｄａｄｓｍｅｈｍｎｅｃｐｎａｕｅｒｒｖｄｄ．ｐｏｉｅｍｏｔｎｅｈｉａｕｐｒｏｆｒｌｔｒｔｉｅｒｅｃｌｎｆｒｌｒｅｔｎｅ．ｍｅｇｎｙｐａａｇｕｎ１ｏＫｅｒｓＨｉｈｙｔｎ１ｒ；ＤＳ：ｕｒｃ１ｉｕａｉｎｙｗｏｄ：ｇｗａｎｅｅＦｕｉｆＮｍｅｉａｍｌｔｓｏ
ｌ］垄堕ｒ＿
灾仿真
张华
李
立
（．东省高速公路有限公司，广东广州５１０２长安大学电子与控制工程学院，陕西西安７０４１广１；．００１６）０

小半径曲线隧道火灾通风数值模拟研究

摘要：以四川雅安至西昌高速公路干海子曲线公路隧道
于小概率事件，发生大型火灾的频率极低，如针对大型火灾作为设计火灾功率，势必导致隧道造价高昂。我国现行的ＪＴＪ０２６．１ —１９９９（（公路隧道通风照明设计规范》规
条件下烟流温度、速度和浓度的分布特征及变化规律，给出了
作为设计火灾功率，作为数值模拟火源功率。
｝
曲线隧道火灾事故紧急通风情况下的最小纵向通风风速。模拟结果表明，小半径曲率隧道的火灾烟气蔓延及温度分布与直
１．１计算模型及边界条件
以ｆ海子曲线隧道左洞为研究对象，研究火灾下曲
线隧道内烟流的蔓延规律及温度场、浓度场的分布等规
律。隧道计算模型长度取为２５０ｍ，计算区域为火源附
近及其下游２００ｒｎ。曲线隧道模型横断面及平面示意图如图１所示，横断面宽ｌ１．５４ｒｎ，高７．１９ｒｎ，中线半径为
ｔ快速火，即火灾增长系数为０．０４６８９ｋＷ／ｓ。
１．４模拟工况设置
的高速公路上开始修建世界上首座双螺旋小半径曲线隧
道一＿－－干海子隧道。该隧道左右线均长约１ｋｍ，全程上

FDS

1. 运行一个FDS例子1.1 启动PyroSim(并打开Example Guide, Chapter 1)。

具体就不多说了，开始>程序>…………下面是PyroSim启动时的截图，上面有中文“火”的写法，但是看起来似乎是源自日文汉字(Kanji)的火。

但是开发PyroSim的Thunderhead engineering是一家位于美国的公司。

1.2 建立网格选择Model > Edit Grid ... 在跳出的面板上点New。

把网格的边界设置为Min X = 0，Max X = 10，Min Y = 0，Max Y = 10，Min Z = 0，Max Z = 10。

同时把网格数量设为X cells = 20，Y cells = 20，Z cells = 20。

如下图所示：在FDS里面，基本形状只能是长方体的(尽管通过长方体的组合，能模拟复杂的几何形状)。

网格也只能是正交网格(点确定后可以看到)。

这个例子是模拟风洞内的燃烧，风洞尺寸为10米*10米*10米。

每边划分成20个网格，总共有8000个网格。

在FDS中，由于求解器的特殊要求，每边划分的单元数通常要求是2，3或5的倍数。

点击OK后，网格就生成了，如下图所示：1.3 定义粒子这里的粒子并不是通常CFD软件里的拉格朗日粒子，只是为了后处理方便而定义的示踪粒子。

选择Model > Edit Particles ...，然后点New。

不要选Particle Have Mass，这样粒子没有质量，仅是示踪粒子。

选中Color Particles During Animation，使用默认的颜色，红色。

这样在结果中会有红色的示踪粒子。

1.4 建立面实际上，在建立网格的时候，我们已经得到了计算模型。

这里的面是用来定义边界条件。

要注意的是，这里仅仅定义边界条件，而没有给模型中的面指定边界条件。

也就是说只定义边界上的物理条件，但并没有和模型中的边界联系起来。

公路隧道火灾事故污染数值模拟与分析

、
“ 九五 ” 计划以来．我国公路隧道建设方兴未艾．已经建成和正在设计、麓工的隧道．上千座，有短的几十米到百余米，中等的数百米，长的数公里．甚至十几公里、十公里。这些公路隧道有海底几隧道．如规划设计中的琼州海峡隧道，有过江隧道．如上海的外环隧道、宁波的甬江隧道，还有众多的穿山越岭的陆地公路隧道．如长达１ｋｍ的秦岭隧道。９正是公路隧道建设的黄金时期。公路隧道发展迅速．但在消防安全上却存在许多不安全因素，急待研究解决。
作开展较缓慢。到目前为止．国仍没有专门的公路隧道设计防火规范。因此文试图对短时间我本
内的隧道内的空气动力学行为、火源的变化及污染物的变化等通过一维对流扩散方程进行数值模拟，井结合隧道火灾实验报告建议性给出一污染物浓度计算公式，以供参考
一
ｆｅｐ一ｔＮ）ｏｘ（／
（）３
式中；为ｔ＾＝０时的火源工况；为，时刻的火源工况；为一常数。Ｎ为便于分析，把火源等效为污染源处理，则有：
式中；、Ｄ由经验公式事先给出却、
一
据研究表明．＿ｃ具有ｌ～１ｍ。Ｏ０／ｓ的数量级，具有ｌ～１／ＥＯｍｓ的数量级，故常可忽略
￡、不计。卸而弥散系数一般为１～２３ｍ／的数量级，Ｏ０ｓ是不可忽略的。在方程（）２中重要的是如何正确地给出源与漏项，这将直接影响摸型适用性和预测性很准确地给出源与漏项是很困难的，

隧道火灾数值模拟及人员疏散安全性研究

ｒｓｕｅｎｅａｕｔｏｉｔｆｒ．ｅｃａｄｖｃａｉｎｎｈｅｉｅ
Ｋｅｗｏｄｓｔｎｌｉｒｙｒ：ｕｎｅｆｅ；ｎｍｅｉａｓｍｕａｉｎ；ｅａｕｔｏｕｒｃｌｉｌｔｏｖｃａｉｎ；ｓｆｔａｅｙ
隧道火灾数值模拟人员
疏散安全性研究
何凯明
（南交通大学交通运输学院，四川成都６０３）西１０１
摘要：使用美国国家标准局（ＳＺ￣的Ｆ软件对隧道火灾进行数值模拟，动态地显示火灾发生的过程，并在模拟过ＮＩＴ）￣ＤＳ
对于隧道火灾的数值模拟方法大致可以分为区
气积累多、人员疏散慢等困难，造成的人员伤亡主
要是由火灾所产生的高温和浓烟扩散所引起的。随着火灾规模以及通风速度的变化，隧道内的温度以
域模式和场模式。区域模式是将隧道内的空间划分成若干个区域，在每个区域内再划分成流体场，并
文章编号：１０ — ７６２１）６０３ — ３０２４８（０００— ０６０
Ｄｏ：１．６￣】０ — ７６００６０Ｉ０３９．０２４８．１．．２８２００
ＮｕｍｅｉａＳｍｕｌｔｏｒｃｌｉａｉｎｏＴｕｎｌｆｎｅＦｉｅｎｄｒａＳｆｔｏＥｖｃｔｏａｅｙｆａｕａｉｎ
Ｔｒｕｈｔｅｄｔｈｎｌｇｓｍｕａｉｇｎｅｐｒｍｅｔａａｙｉ，ｉｐｏｉｅｔｅｔｅｒｂｓｓｆｒｈｈｏｇｈａａａｄｉｉｌｔａｄｘｅｉｎｎｌｓｓｔｒｖｄｓｈｈｏｙａｉｏｔｅｎｎ

地下隧道爆炸灾害数值模拟与分析

地下隧道爆炸灾害数值模拟与分析地下隧道工程多数是在复杂的地质环境中进行，而在隧道工程中，如何预测和抵制灾害风险一直是难点和热点问题。

其中爆炸灾害是较为严重的一种情况。

因此，进行地下隧道爆炸灾害数值模拟与分析的研究，对提高隧道工程安全性具有重要意义。

一、地下隧道爆炸灾害模拟原理地下隧道爆炸灾害数值模拟与分析是通过建立数学模型，模拟爆炸过程及其对地下结构环境的影响，从而预测灾害的程度和范围。

数值模拟主要包括以下几个过程：1.建模：根据实际情况，将空间划分为若干有限元单元，并采用有限元方法建立模型。

2.激波传递计算：采用欧拉方程和Riemann问题求解器，模拟激波在隧道中传播并对其影响进行分析。

3.材料响应计算：模拟各种结构材料在流体作用下的响应，包括应力、应变和变形等。

4.动力响应计算：模拟某些结构和地质环境的响应，包括加速度、位移、速度和应力等。

5.应变能量计算：计算能量传递的量和方向，评估结构的稳定性和破坏。

二、地下隧道爆炸灾害数值模拟与分析的需要地下隧道工程往往是在复杂的地质环境中进行的，预测和控制灾害风险是保障隧道工程施工和运行安全的重要环节。

然而，爆炸灾害是最危险的一种环境因素，预测和控制其风险具有难度。

通过地下隧道爆炸灾害数值模拟与分析，可以得到以下优势：1. 准确预测爆炸灾害危害程度和范围，帮助工程师和决策者在工程规划和设计阶段确定合适的安全措施。

2. 提供科学依据，可帮助决策者制定相应的爆炸灾害应急预案，保障隧道工程安全运行。

3. 通过模拟和分析，可发现隧道内其他潜在的安全隐患，从而提高对隧道安全的警惕性。

三、地下隧道爆炸灾害数值模拟与分析的相关技术地下隧道爆炸灾害数值模拟与分析相关技术目前已比较成熟。

主要技术包括以下几种：1. 有限元方法：包括静力和动力分析，可以模拟地下结构的响应。

2. 计算流体动力学（CFD）方法：适用于模拟爆炸前后介质的流动情况，具有较好的可视化效果。

3. 离散元方法（DEM）：适用于模拟大规模碎屑流影响，可以使该方法在理解隧道破坏机理和灾害减缓方面具有明显的优势。

双火源隧道火灾数值模拟

第53卷第6期2022年6月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.53No.6Jun.2022双火源隧道火灾数值模拟崔心源1，赵金龙1，姚勇征1，袁沙沙2，吴兵1，黄弘3(1.中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院，北京，100083；2.中国建筑科学研究院有限公司，北京，100013；3.清华大学公共安全研究院，北京，100084)摘要：为了给隧道内双火源事故风险评估和人员疏散提供参考，构建了隧道双火源火灾FDS 数值模型，开展不同火源宽度和间距下的双火源隧道火灾模拟，研究了隧道内近顶板纵向温度、火源中心火场温度、隧道流场以及火场附近热辐射的分布规律。

研究结果表明：隧道双火源火灾由于火源间相互影响，火场内会形成热量和烟气的积聚；随着火源宽度增加，火源的单位面积热释放速率减小，隧道内最高温度迅速减小，隧道开口处温度基本保持不变，因此，远端纵向温度衰减因子逐渐减小；双火源之间靠近地面的温度呈现“凹”形分布，且大部分区间温度基本保持稳定，稳定温度随火源宽度增加呈现上升趋势；隧道内烟气最大流速出现在火羽流内部，受火源间距影响小，而受宽度影响大；伴随宽度增加，隧道内最大流速减小，浮力效应减弱，烟气层厚度增加，烟气沉降效应明显；双火源间近地面位置处的辐射受火源间距影响大，而受宽度影响小；随着火源间距增加，辐射强度迅速下降，但仍会对救援人员造成较大伤害。

关键词：隧道火灾；双火源；数值模拟；温度分布；热辐射强度；火源宽度中图分类号：U458.1文献标志码：A开放科学(资源服务)标识码(OSID)文章编号：1672-7207（2022）06-2255-13Numerical simulation on double fire source tunnelCUI Xinyuan 1,ZHAO Jinlong 1,YAO Yongzheng 1,YUAN Shasha 2,WU Bing 1,HUANG Hong 3(1.School of Emergency Management &Safety Engineering,China University of Mining &Technology(Beijing),Beijing 100083,China;2.China Academy of Building Research,Beijing 100013,China;3.Institute of Public Safety Research,Tsinghua University,Beijing 100084,China)Abstract:A tunnel double fire source FDS numerical model was built in order to provide reference for therisk收稿日期：2021−10−07；修回日期：2021−12−24基金项目(Foundation item)：建设工程竣工验收消防查验关键技术研究(2021-K-029)；国家自然科学基金资助项目(51906253)；消防应急救援装备应急管理部重点实验室开放课题(2019XFZB16)(Project(2021-K-029)supported by the Study on Key Technology of Completion Acceptance and Fire Inspection of Construction;Project(51906253)supported by the National Natural Science Foundation of China;Project(2019XFZB16)supported by the Key Laboratory of Emergency Management Department of Fire Emergency Rescue Equipment)通信作者：赵金龙，博士，副教授，从事隧道火灾、油池火研究；E-mail:152****************DOI:10.11817/j.issn.1672-7207.2022.06.026引用格式：崔心源,赵金龙,姚勇征,等.双火源隧道火灾数值模拟[J].中南大学学报(自然科学版),2022,53(6):2255−2267.Citation:CUI Xinyuan,ZHAO Jinlong,YAO Yongzheng,et al.Numerical simulation on double fire source tunnel[J].Journal of Central South University(Science and Technology),2022,53(6):2255−2267.第53卷中南大学学报(自然科学版)assessment and evacuation.The double fire source simulation in tunnel at different fire widths and fire spacings was carried out.The distribution law of ceiling longitudinal temperature,temperature in the fire field at the centerof the fire source,flow field and heat radiation intensity near the fire field were studied.The results show that in a double fire source tunnel,heat and smoke will accumulate in the fire site due to the mutual influence of the fire sources.As the width of the fire source increases,heat release rate per unit area of the fire source decreases,the maximum temperature in the tunnel decreases rapidly and the temperature at the opening of the tunnel remains basically unchanged,so the longitudinal temperature attenuation factor at the far end gradually decreases.The temperature between the double fire sources near the ground shows a"concave"distribution,the temperature inthe most of the intervals remains basically stable and the stable temperature shows an upward trend with the increase of the fire source width.The maximum flow velocity of smoke in the tunnel appears inside the fire plume, which is less affected by the fire source spacing and greatly affected by the fire source width.With the increase ofthe fire source width,the maximum flow velocity in the tunnel decreases,the buoyancy effect weakens,the thickness of the smoke layer increases and the smoke deposition process becomes more obvious.The radiation intensity near the ground between double fire sources is greatly affected by the distance between the fire sources and it is less affected by the width.As the distance between fire sources increases,the radiation intensity drops rapidly,but it still causes great harm to rescuers.Key words:tunnel fire;double fire sources;numerical simulation;temperature distribution;heat radiation intensity;fire source width作为公路交通事故之一，隧道火灾被学者广泛关注和研究。

公路隧道火灾CO浓度的数值模拟

图２模型纵断面
１．３网格的划分由于火源处及火源附近的紊流程度比较大，
取计算域长度５００ｍ进行计算．模型采用直角坐
标系，坐标原点位于隧道入口处底线的中点，沿隧道长度Ｚ方向向下延伸５００ｍ，末端处取为隧道出口。模型示意图如图２所示。
１．４边界条件的设置
６９
综述
隧道入口处采用速度进口边界条件，为不同
２．６ｍ／ｓ，机械通风速度应大于或等于２．６ｍ／ｓ。
的通风速度，温度为２０ ℃ ，ＣＯ质量分数为０。
隧道出口处采用压力出口边界条件，相对压力为０。
因此对火源前后２０ｍ处采用较精细的网格，用
０．４ｍ的尺寸进行划分，其余采用０．６ｍ的尺寸划
分。整个隧道均为非结构性网格，共有３９７４７１个
结点，如图３所示。
．．．，１ ¨ 一－－－。
摘要：国内针对公路隧道发生火灾时ＣＯ浓度变化规律的研究还很少。文章以厦门莲花隧道为对象，用ＦＬＵＥＮＴ软件对不同风速下的火灾烟气流动状况进行了三维数值模拟，并分析了隧道不同高度不同横断面的ＣＯ浓度分布，得出了结论。关键词：公路隧道；火灾；数值模拟；ＣＯ浓度
计值２０ＭＷ，火源设在距离隧道入口１ＯＯｍ处的正中轴线上，体积为２ｍ ×１．５ｍＸ１．５ｍ，如图