基于FDS地铁火灾烟气蔓延数值模拟研究

基于FDS地铁火灾烟气蔓延数值模拟研究
摘要：为了有效解决地铁隧道火灾时烟雾分布对人员疏散的影响问题，以西安地铁2 号线为研究对象，针对火灾列车停留在隧道中的火灾工况，重点研究不同规模火灾条件下隧道温度、烟雾蔓延范围、可见度等参数的分布情况及变化规律。

根据该隧道特定的内部几何构造，建立FDS 仿真模型。

利用该软件对隧道开展数值模拟研究，获得了隧道火灾发展及烟气蔓延的一般性规律。

关键词：地铁隧道；人员疏散；FDS 数值模拟；烟气蔓延0 引言鉴于地铁隧道火灾的危害性，国内外学者试图通过研究找出火灾发生的规律，制定一套隧道火灾的预防措施和救援方法。

本文利用计算流体动力学软件FDS(Fire Dynamics Simulator，火灾动态模拟)对西安地铁2 号线进行火灾仿真模拟，以Navier-
Stokes 方程为基础，引入浮力修正的k-ε湍流模型、湍流燃烧模型和辐
射换热模型，建立了适用于描述地铁隧道内烟气温度分布和气体流动的计算流体动力学模型，实现了对地铁隧道内火灾发生时温度场的数值模拟分析，获取了火灾参数。

1 公路隧道热释放速率依据瑞典国家测试研究所Ingason．H 的
火灾热释放理论，现行采用的火灾热释放率数学模型主要有以下几种：(1)线性增长模型：增长阶段采用线性增长，稳定燃烧阶段保持恒定，下降阶段为线性下降。

(2)平方增长模型：增长阶段采用平方增长，稳定燃烧阶段保持恒定，下降阶段采用指数模型。

数学模型函数如表1 所示。

其中：tmax 为火灾达到最大热释放率的时间；td 为维持最大热释放率的时间；Qmax 为火灾最大热释放率；HRR 为火灾的热释放率。

(3)指数增长模型：Ingason．H 采用一个指数函数来描述火源热释放率的变化，燃料控制的火源热
释放率模型依据Numajiri 和Furukawa 的建议，给出以下数学模型：式中：。