竖井型城市隧道火灾烟气流动模拟分析
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
｝ 涂 江 峰 ，男 ， ｌ ８ ９ ９年 ３月生 ， 硕 士研 究 生 ２１ ０ ７ 地 址 ：江 苏省 南京市 白下 区海 福巷 １ ００ 号
１ ３８ｌ ４５２１ ７ｌ ０
能量 守恒 及化 学 反应 的定 ，【。火灾释 放 出大 量 的 律 】
热 ，空气 的浮升运 动十 分 强烈 ，此 时空 气密度 的变
１１ 数 学模 型 ． １）流 动 模 型 火 灾 过 程 中各 状 态 参 数 如密 度 、速 度 、压 力 及温 度遵 循 自然 界普遍 成立 的质 量守恒 、 动量 守恒 、
１ 模 型 建 立
南京城 东干 道隧 道是 贯 穿南京 市区 南北 的一条 城 市 公 路 隧道 ，全 长 ２ ６ ６ ０ｍ。该 隧 道包 含 白下 路
５５ ．５ｍ；军 区 隧道一 部 分隧道 横截 面尺 寸 与 白下 路 隧道 相 同，另一 部 分 隧道 宽 １ ．５ｍ，高 ５７ ２８ ．５ ｍ。 各段 隧道 开 口横 截面 均 为 ７２ｍｘ ． ｍ，两 开 口之 ． ２６
间相 距 ８８ｍ，在 每个 开 口内靠近 隧道 项 部 ，均有 ． 个 宽 ０８ｍ、高 ２０ｍ 的梁 。为 了防 止雨 水进 入 ． ． 隧道 ，各 开 口内均 设置 遮雨板 。
２１年３ ０２ 月
洁 净 ｓ空调 技术 Ｃ ＆ Ｃ ＣＡ
第１ 期
竖 井 型 城 市 隧道 火 灾烟 气 流 动模 拟 分 析
解放 军理 工 大学 工程 兵 工程 学院 涂 江峰 朱培根 田义龙 徐 万 里 刘 军 刘智锋
摘 要 通过建 立 竖井型城 市隧道 火灾模 型 ，找 出隧道最 不利火 灾情况 ，应用 大型流体 力 学计算软件 Ｓ ＡＲ Ｔ ． Ｃ 对 隧道 内烟 气流 动进行模 拟分 析 ，得 出 了火灾 工况下 隧道 内烟 气在 自然排 烟模 式下 的流 动规律 ，确定 了 Ｄ 火 灾工 况下城 市隧道 通风 排烟 开孔 形 式 ，解 决 了城 市隧道 采 用 自然 通 风能 否满足 火 灾工况 下 的排 烟 要求 等 问题 ，提 出 了安全逃 生 的基本 要 求 ，此结 论对 竖 井型城 市 隧道 的建设 有 一定 的理论 指 导意 义。
ｃ ＝ ．４ຫໍສະໝຸດ Baidu ＝ ．２ １４ ， １９ ， 组分 浓度 ， 厂和
源项 。
区 附近 及 隧道 高度方 向的 网格 划 分较 密 ，整个 计算 域 为六 面体 结 构化 网格 ，共计 约 １０ ４个 单 元 。 ０ｘ０ １
＝ ．， １ ０
： ．； 表 示焓 或 １ ３
分别 表 示广 义 扩散 系数 和 广义
一
是 竖 井 型城 市 隧道 建 设过 程 中迫 切 需要 解 决 的 问 题 ［－ 。本 文 通 过 火 灾 工 况 下 隧 道 内烟 气 流 动 的 ２３ 】 ＣＦ 模 拟 ，研 究火 灾 烟 气 在 自然 排 烟 模 式 下 的规 Ｄ 律 ，确 定 了火灾 工况 下必 要 的通风排 烟 开孔 ， 以及 安 全逃 生 的基 本要 求 。
ａ
ｍ 的隧 道 段 ，这 段 隧 道 中 的暗 埋 段 是 隧道 中最 长 的 。当火 灾发 生在 ２ ０ｍ 暗 埋段 时 ， 由于 两端 均 为 ３ 半 敞开段 ，火 区两 端 的流动 阻力 相 当 ，高温烟 气 只
一ｐ ） ＋
”
＋
。
，
：
ｆ
、
ｆ
湍动能 ｋ 程 ： 方
压强 （ ） Ｐａ ；ｇ为 重 力 加 速 度 （ ／） ｍ２ｓ；Ｔ为 烟 气 温 度 （ ） 为 烟 气 基 准 温 度 （ ） Ｐ 为 空 气 ℃ ；Ｔ ℃ ； 密度 （ ｇ ｍ ；卢为 空 气 的 体积 膨 胀 率 （ ／ ； ｋ／ ） １￣ Ｃ） ｋ为 湍 流 动 能 （ ／ ） ｍ２ Ｓ ；ｓ为 湍 流 动 能 的耗 散 率 ２ （ ／ ； 为 空 气 的黏 性 系 数 （ ｇ （ ｓ； ， ｍ ｓ ） ｋ ／ｍ・） 为
Ｏ ｐ ｊ） （ｕ ｋ
＿
：
能从 半 敞开段 的开 口排 出， 因此 ，选 取 ２ ０ｍ 暗埋 ３ 段 中点位 置 为最不 利 的火灾 工 况 。在 不考 虑沿 隧道
方 向坡度 影 响 的情 况 下 ，为减 小计算 量 ，利用 对称 （ ３）
０ ＯＸｉ
［＋盟 ） ） Ｇ － ｅ （ ］ ｐ ＋
关键 词 城 市隧道 ；竖井 ；火灾 烟气 ；模 拟
Ｓｉ ｍｕｌｔｏ ｎ ａ ｙ ｉ ｆ ｈ ｉ ａ ｉ ｎ ａ ｄ Ａｎ ｌｓ ｓ ｏ ｅ Ｆ ｒ Ｓｍｏｋ ｔ ｕ ｎ １ ｔ ｅ ｔｃ ｌ ｅ Ｉ ｔ ｅ ｅ ｉ Ｃｉ Ｔ ｎ ｅ ｈ Ｖ ｒｉ ａ ｌ ｎ ｖ ｗｉ Ｗ
ｓ ｆ ｒ ＴＡＲ． ． ｅｓ ｋ ｏ ｒ ｌｓｏ ｎ ｔｒ ｌ ｏ ｅｉ ｅｆｒ ａ ｅｈ ｖ ｅ ｎｆ ｕ ｄ Ｔｈ ｉ ｎ ｅ ｐｅ ｉｇ ｓ ａ ｏ ｔ ｅＳ ｗａ ＣＤ Ｔｈ ｍｏ ｅｆ ｗ ｕ ｅ ｆ ａｕ ａ ｄ ｔ ｅｃ ｓ ａ ｅｂ ｅ ｏ ｎ ． ｅｃｔ ｔ ｎ ｌ ｌ ｍ ｎｈ ｉ ｙｕ ｏ ｎ ｈ ｐｅ ｎ ｆ ｒ ｍ ｏ ｅｖ ｎ ｉａｉｎ ｉ ｒ ｏ ｄ ｔ ｎ ａ ｅｂ ｅ ｅｅ ｍｉ ｅ Ｔｈ ｕ ｓｉｎｗｈ ｔ ｅ ａｕ ａ ｅ ｉａｉｎ ｃ ｎｍ ｅ ｔ ｈ ｍ ｏ ｅ ｏ ｋ ｅ ｔｌｔ ｆ ｅｃ ｎ ｉｉ ｓｈ ｖ ｅ ｎｄ ｔｒ ｎ ｄ． ｅｑ ｅｔｏ ｅｈ ｒｎ ｔｒ ｌ ｎ ｌｔ ａ ｅ ｅｓ ｋ ｓ ｏ ｎｉ ｏ ｖｔ ｏ ｔ
顶 部 封 闭的暗埋 段 。 中 自下路 隧道 宽 １ ．５ 其 ２３ ｍ，高
风方 式 ，无需 消耗 电力 ，且可 节省 隧道 建设 和运 营 成本 ，具有 明显 的经 济 性［。 由于 隧道 采用 自然通 ・ 】 风 ，其火 灾工 况下 的排烟 方式 亦采 用 自然排烟 ，因
此， 自然排烟 能否满足 隧道 火灾 工况 下 的排烟 要求 ，
ＯＸｔ
动 能耗 散 率 ｓ 程 ： 方
Ｏ Ｘ
性 ，选取 一 半 的隧道 长度进 行 计算 。考 虑到最 长 的 暗 埋 段 将近 ２ ０ ｍ，为 安 全 计 ，计 算 中将 暗埋 段 ５ 加 长 ，因此 最 终 的隧道 计算 长 度为 “ ４ 敞开段 １ ４ｍ ＋ １ ０ｍ 暗埋段 ” ３ ，共 计 ２ ４ ｍ。 ７ １２ 数值 方 法及 边界 条 件 ． １）数 值 方 法 本 文 应用 大 型流 体 力 学计算 软 件 Ｓ ＡＲ— Ｄ 对 Ｔ Ｃ 隧道 内火灾 的烟 气流 动进 行计 算分 析 ，该 软件采 用 的数值 计算 方法 为有 限容 积法 。计算 中压 力与速 度
ｓｍｕａｉ ｇａ ｄａ ａｙ ｉｇｔ ｅｓ ｋ ｏ ｉ ｓｄ ｅｔｎ ｅ ｔ ｅａ ｐ ｉａｉ ｎｏ ｒ ｅ ｓ ａｅｃ ｍｐ ｔｔｏ ｌ ｕｄ ｄ ｎａ ｃ ｉ ｌｔ ｎ ｎ ｌｚｎ ｍｏ ｅｆ ｗ ｉ ｅｔ ｕ ｎ ｌ ｈ ｔ ｐ ｌｃ ｔｏ ｆｌ ｇ —ｃ ｌ ｏ ｕ ａｉｎａ ｉ ｙ ｍｉｓ ｎ ｈ ｌ ｎ ｈ ｗｉ ｈ ａ ｌ ｆ
呶 毒］ — 托 Ｉ苦 ＋ Ｏ＋ 譬ｃ ｏｘ 半 ｐ 、 ； ｋ ） ’ ４
＝
Ｇ 【 ＋ ／ 似ｌ
（） ５
式 中： ｉ ，Ｘｊ 为 空 间 坐 标 的 分 量 （ ） ，Ｘｋ ｍ ；Ｕｉ ，
Ｕ 为 风 速 的 分 量 （ ｓ ；ｔ 时 间 （ ；Ｐ 为 ｍ／ ） 为 Ｓ）
ｂ ｅ ｒ ｐ ｅ ． ｉ ｏ ｃｕ ｉｎ ｈ ｓｓ ｍｅｔ ｅ ｒ ｔｃ ｌｓｇ ｉ ｃ ｎ ｅｆ ｒｔ ｅｃ ｎ ｔｕ ｔｏ ｆ ｉ ｕ ｎ ｌ ｔ ｅｔｃ ｌ ｌ． ｅ ｎ ｐ ｏ ｏｓ ｄ Ｔｈ ｓｃ ｎ ｌ ｓｏ ａ ｏ ｏ ｅｉａ ｉ ｎ ｆ ａ ｃ ｈ ｏ ｓｒ ｃｉ ｎ ｏ ｔ ｔｎ ｅ ｈ ｖ ｒｉａ １ ｈ ｉ ｏ ｃｙ ｉ ｗ ｗｅ Ｋ ｅ ｗ ｏ ｄｓＣｉ ｎ ｅ； ｒｉａ ｌ Ｆｒ ｍｏ ｅ Ｓｉ ｌ ａｉ ｎ ｙ ｒ ｔ ｔ ｎ ｌＶｅ ｔ ｌ ｙｕ ｃ ｗｅｌ ｉｅｓ ｋ ； ｍｕ ｔｏ ；
２）燃 烧 模 型
在 Ｃ Ｄ 火灾 模 拟 过 程 中主要 包 含 ３种 燃烧 模 Ｆ
型 ，分 别是 ：ＶＨＳ （ ｏｕ ｔ ｃ ａ ｓｕ ｃ ｄ １ Ｖ ｌｍｅｒ ｔ ｏ ｒｅＭｏ ｅ） ｉ Ｈｅ
化 已不 可忽视 ，必须考 虑浮 升力 的影 响 。由于火 灾 引起 隧道 内的空气 流速 较低 ，空气 的压 缩性可 以忽 略 ， 因此 火灾 时 的流场 为具有 浮升 力作用 的典 型 的 三 维 、瞬态 、粘性 、不 可压缩 湍流 流场 。如 果采 用 ｋｓ ． 两方 程湍 流模 型 ，并 根据 Ｂｏ ｓ ｎ ｓ 设 ，则 ｕｉ ｅｑ假 ｎ 流 场 控 制方 程 如 下［ ］ ｓ ：
Ｔ Ｊａ ｇ ｅ ｇ Ｚ ｕＰ ｉｅ ， ａ ｕ ｉｎ ｆｎ ， ｈ ｅｇ ｎ ＴｉｎＹｉ ｎ ， ｌ ｇ ＸｕⅥ ｌ Ｌｉ ｕ ｎ ｏ ｉ ｕＪ ｎａ ｄＬ ， ｕＺｈｆ ｎ ｉｅ ｇ
Ａ ｂｓｒ ｃ Ｔｈ ｏｕ ｈ ｅ ｔｂｌｓ ｎ ｒ ｏ ｌｏ ｅｃ ｔ ｕ ｎｅ ｔ ￣ｉａ ｌ， ｄ ｎ ｉ ｎｇｔ ｅｗ ｏ ｓ ｎｎ ｌ ｒ ａ ｅ ｔａｔ ｒ ｇ ｓａ ｉｈｉｇ ｆ ｅｍ ｄｅ ｆｔ ｉ ｔ ｎ ｌｗｉｈｖｅ ｃ １ ｉ ｈ ｙ ｗｅ ｌ ｉ ｅ ｔｆ ｙｉ ｈ ｒｔｔ ｕ ｅ ｅｃ ｓ ， ｉ ｆ
的耦 合采 用 Ｐ Ｓ ＩＯ算 法 ， 时间 差分 采 用全 隐式差 分 格 式 ，计算 时 间步 长 为 ０２ Ｓ ． ，空 间 差 分格 式 选 取
ＱＵＩ ＣＫ格 式 。 ２ 网格划 分 ） 网格 划 分结 果见 图 １ ，考 虑浮 升 力 的影 响 ，火
涡 黏 性 系 数 （ ｇ （ ・）；模 型 常数 ：ｃ ＝００ ｋ ／ｍ ｓ） ．９，
…
经 比较 ， 军 区 隧 道 中 具 有 一 段 由 “半 敞 开 （ ４ ）一 暗 埋 （ ３ ）一 半 敞 开 （ １ ） １ ４ｍ ２ ０ｍ ３１ ｍ
一
暗埋 （ ４ ２ ９ ｍ） 一 敞开 段 （ ７ ） １ ０ ｍ ”约 １ ０ １４
能量 方程 和 输运 方程 ：
０ 引 言
随着 城市 隧道建 设 的高速 发展 以及 城市 节 能环 保 要 求 的提 出， 自然 通风 在城 市 隧道通 风方 式 的选
择 中越 来越 受 到重视 。竖 井型 城市 隧道采 用 自然通
和军 区 隧道两 段 ，其 中 白下路 隧道全 长 ８ ０ｍ，军 ９
区隧 道全 长 １７ ７ ０ｍ。每段 隧道 均含 ３种 结构形 式 ： 位 于 隧道进 出 口的敞开段 、顶部 开 口的半 敞开段 和
ｅ ｈ ｕ ｔ ｇｒ ｑ ｉｅ ｎ ｒ ｏ ｄ ｔｏ ｆｔ ｅｃｔ ｎ ｅ ａ ｅ ｎ ｓ ｖ ｄ Ｔｈ ａ ｉ ｅ ｕ ｒ ｍｅ ｔ ｆｓ ｆ ｓ ａ ｅｈ ｖｅ ｘ ａ ｓｉ ｅ ｕ ｒ ｍｅ ｔｉ ｆ ｅｃ ｎ ｉｉｎｓｏ ｉｙｔ ｎ ｌ ｓｂ ｅ ｏｌｅ ． ｅｂ ｓｃｒ ｑ ｉｅ ｎ ｓｏ ｅｅ ｃ ｐ ａ ｎ ｎｉ ｈ ｕ ｈ ａ
Ｅ－ ｉ：３ ２ ７ ｌ ＠ｑ ．ｏ ｍａｌ ６ ０ ０ｌ １ ｑｃ ｍ 收稿 日期 ：２ １ １ ． ０ｌ ． ０ ２８
．
２．
２ ２生 ０１
动 量方 程 ：
一
＋
一 ＋（ 一 Ｊ 砉 篝 ‘ ｐ 一 等 ）
＋ （ ）ｇ Ｔ一
（ １ ）
（ ２）
１ ３８ｌ ４５２１ ７ｌ ０
能量 守恒 及化 学 反应 的定 ，【。火灾释 放 出大 量 的 律 】
热 ，空气 的浮升运 动十 分 强烈 ，此 时空 气密度 的变
１１ 数 学模 型 ． １）流 动 模 型 火 灾 过 程 中各 状 态 参 数 如密 度 、速 度 、压 力 及温 度遵 循 自然 界普遍 成立 的质 量守恒 、 动量 守恒 、
１ 模 型 建 立
南京城 东干 道隧 道是 贯 穿南京 市区 南北 的一条 城 市 公 路 隧道 ，全 长 ２ ６ ６ ０ｍ。该 隧 道包 含 白下 路
５５ ．５ｍ；军 区 隧道一 部 分隧道 横截 面尺 寸 与 白下 路 隧道 相 同，另一 部 分 隧道 宽 １ ．５ｍ，高 ５７ ２８ ．５ ｍ。 各段 隧道 开 口横 截面 均 为 ７２ｍｘ ． ｍ，两 开 口之 ． ２６
间相 距 ８８ｍ，在 每个 开 口内靠近 隧道 项 部 ，均有 ． 个 宽 ０８ｍ、高 ２０ｍ 的梁 。为 了防 止雨 水进 入 ． ． 隧道 ，各 开 口内均 设置 遮雨板 。
２１年３ ０２ 月
洁 净 ｓ空调 技术 Ｃ ＆ Ｃ ＣＡ
第１ 期
竖 井 型 城 市 隧道 火 灾烟 气 流 动模 拟 分 析
解放 军理 工 大学 工程 兵 工程 学院 涂 江峰 朱培根 田义龙 徐 万 里 刘 军 刘智锋
摘 要 通过建 立 竖井型城 市隧道 火灾模 型 ，找 出隧道最 不利火 灾情况 ，应用 大型流体 力 学计算软件 Ｓ ＡＲ Ｔ ． Ｃ 对 隧道 内烟 气流 动进行模 拟分 析 ，得 出 了火灾 工况下 隧道 内烟 气在 自然排 烟模 式下 的流 动规律 ，确定 了 Ｄ 火 灾工 况下城 市隧道 通风 排烟 开孔 形 式 ，解 决 了城 市隧道 采 用 自然 通 风能 否满足 火 灾工况 下 的排 烟 要求 等 问题 ，提 出 了安全逃 生 的基本 要 求 ，此结 论对 竖 井型城 市 隧道 的建设 有 一定 的理论 指 导意 义。
ｃ ＝ ．４ຫໍສະໝຸດ Baidu ＝ ．２ １４ ， １９ ， 组分 浓度 ， 厂和
源项 。
区 附近 及 隧道 高度方 向的 网格 划 分较 密 ，整个 计算 域 为六 面体 结 构化 网格 ，共计 约 １０ ４个 单 元 。 ０ｘ０ １
＝ ．， １ ０
： ．； 表 示焓 或 １ ３
分别 表 示广 义 扩散 系数 和 广义
一
是 竖 井 型城 市 隧道 建 设过 程 中迫 切 需要 解 决 的 问 题 ［－ 。本 文 通 过 火 灾 工 况 下 隧 道 内烟 气 流 动 的 ２３ 】 ＣＦ 模 拟 ，研 究火 灾 烟 气 在 自然 排 烟 模 式 下 的规 Ｄ 律 ，确 定 了火灾 工况 下必 要 的通风排 烟 开孔 ， 以及 安 全逃 生 的基 本要 求 。
ａ
ｍ 的隧 道 段 ，这 段 隧 道 中 的暗 埋 段 是 隧道 中最 长 的 。当火 灾发 生在 ２ ０ｍ 暗 埋段 时 ， 由于 两端 均 为 ３ 半 敞开段 ，火 区两 端 的流动 阻力 相 当 ，高温烟 气 只
一ｐ ） ＋
”
＋
。
，
：
ｆ
、
ｆ
湍动能 ｋ 程 ： 方
压强 （ ） Ｐａ ；ｇ为 重 力 加 速 度 （ ／） ｍ２ｓ；Ｔ为 烟 气 温 度 （ ） 为 烟 气 基 准 温 度 （ ） Ｐ 为 空 气 ℃ ；Ｔ ℃ ； 密度 （ ｇ ｍ ；卢为 空 气 的 体积 膨 胀 率 （ ／ ； ｋ／ ） １￣ Ｃ） ｋ为 湍 流 动 能 （ ／ ） ｍ２ Ｓ ；ｓ为 湍 流 动 能 的耗 散 率 ２ （ ／ ； 为 空 气 的黏 性 系 数 （ ｇ （ ｓ； ， ｍ ｓ ） ｋ ／ｍ・） 为
Ｏ ｐ ｊ） （ｕ ｋ
＿
：
能从 半 敞开段 的开 口排 出， 因此 ，选 取 ２ ０ｍ 暗埋 ３ 段 中点位 置 为最不 利 的火灾 工 况 。在 不考 虑沿 隧道
方 向坡度 影 响 的情 况 下 ，为减 小计算 量 ，利用 对称 （ ３）
０ ＯＸｉ
［＋盟 ） ） Ｇ － ｅ （ ］ ｐ ＋
关键 词 城 市隧道 ；竖井 ；火灾 烟气 ；模 拟
Ｓｉ ｍｕｌｔｏ ｎ ａ ｙ ｉ ｆ ｈ ｉ ａ ｉ ｎ ａ ｄ Ａｎ ｌｓ ｓ ｏ ｅ Ｆ ｒ Ｓｍｏｋ ｔ ｕ ｎ １ ｔ ｅ ｔｃ ｌ ｅ Ｉ ｔ ｅ ｅ ｉ Ｃｉ Ｔ ｎ ｅ ｈ Ｖ ｒｉ ａ ｌ ｎ ｖ ｗｉ Ｗ
ｓ ｆ ｒ ＴＡＲ． ． ｅｓ ｋ ｏ ｒ ｌｓｏ ｎ ｔｒ ｌ ｏ ｅｉ ｅｆｒ ａ ｅｈ ｖ ｅ ｎｆ ｕ ｄ Ｔｈ ｉ ｎ ｅ ｐｅ ｉｇ ｓ ａ ｏ ｔ ｅＳ ｗａ ＣＤ Ｔｈ ｍｏ ｅｆ ｗ ｕ ｅ ｆ ａｕ ａ ｄ ｔ ｅｃ ｓ ａ ｅｂ ｅ ｏ ｎ ． ｅｃｔ ｔ ｎ ｌ ｌ ｍ ｎｈ ｉ ｙｕ ｏ ｎ ｈ ｐｅ ｎ ｆ ｒ ｍ ｏ ｅｖ ｎ ｉａｉｎ ｉ ｒ ｏ ｄ ｔ ｎ ａ ｅｂ ｅ ｅｅ ｍｉ ｅ Ｔｈ ｕ ｓｉｎｗｈ ｔ ｅ ａｕ ａ ｅ ｉａｉｎ ｃ ｎｍ ｅ ｔ ｈ ｍ ｏ ｅ ｏ ｋ ｅ ｔｌｔ ｆ ｅｃ ｎ ｉｉ ｓｈ ｖ ｅ ｎｄ ｔｒ ｎ ｄ． ｅｑ ｅｔｏ ｅｈ ｒｎ ｔｒ ｌ ｎ ｌｔ ａ ｅ ｅｓ ｋ ｓ ｏ ｎｉ ｏ ｖｔ ｏ ｔ
顶 部 封 闭的暗埋 段 。 中 自下路 隧道 宽 １ ．５ 其 ２３ ｍ，高
风方 式 ，无需 消耗 电力 ，且可 节省 隧道 建设 和运 营 成本 ，具有 明显 的经 济 性［。 由于 隧道 采用 自然通 ・ 】 风 ，其火 灾工 况下 的排烟 方式 亦采 用 自然排烟 ，因
此， 自然排烟 能否满足 隧道 火灾 工况 下 的排烟 要求 ，
ＯＸｔ
动 能耗 散 率 ｓ 程 ： 方
Ｏ Ｘ
性 ，选取 一 半 的隧道 长度进 行 计算 。考 虑到最 长 的 暗 埋 段 将近 ２ ０ ｍ，为 安 全 计 ，计 算 中将 暗埋 段 ５ 加 长 ，因此 最 终 的隧道 计算 长 度为 “ ４ 敞开段 １ ４ｍ ＋ １ ０ｍ 暗埋段 ” ３ ，共 计 ２ ４ ｍ。 ７ １２ 数值 方 法及 边界 条 件 ． １）数 值 方 法 本 文 应用 大 型流 体 力 学计算 软 件 Ｓ ＡＲ— Ｄ 对 Ｔ Ｃ 隧道 内火灾 的烟 气流 动进 行计 算分 析 ，该 软件采 用 的数值 计算 方法 为有 限容 积法 。计算 中压 力与速 度
ｓｍｕａｉ ｇａ ｄａ ａｙ ｉｇｔ ｅｓ ｋ ｏ ｉ ｓｄ ｅｔｎ ｅ ｔ ｅａ ｐ ｉａｉ ｎｏ ｒ ｅ ｓ ａｅｃ ｍｐ ｔｔｏ ｌ ｕｄ ｄ ｎａ ｃ ｉ ｌｔ ｎ ｎ ｌｚｎ ｍｏ ｅｆ ｗ ｉ ｅｔ ｕ ｎ ｌ ｈ ｔ ｐ ｌｃ ｔｏ ｆｌ ｇ —ｃ ｌ ｏ ｕ ａｉｎａ ｉ ｙ ｍｉｓ ｎ ｈ ｌ ｎ ｈ ｗｉ ｈ ａ ｌ ｆ
呶 毒］ — 托 Ｉ苦 ＋ Ｏ＋ 譬ｃ ｏｘ 半 ｐ 、 ； ｋ ） ’ ４
＝
Ｇ 【 ＋ ／ 似ｌ
（） ５
式 中： ｉ ，Ｘｊ 为 空 间 坐 标 的 分 量 （ ） ，Ｘｋ ｍ ；Ｕｉ ，
Ｕ 为 风 速 的 分 量 （ ｓ ；ｔ 时 间 （ ；Ｐ 为 ｍ／ ） 为 Ｓ）
ｂ ｅ ｒ ｐ ｅ ． ｉ ｏ ｃｕ ｉｎ ｈ ｓｓ ｍｅｔ ｅ ｒ ｔｃ ｌｓｇ ｉ ｃ ｎ ｅｆ ｒｔ ｅｃ ｎ ｔｕ ｔｏ ｆ ｉ ｕ ｎ ｌ ｔ ｅｔｃ ｌ ｌ． ｅ ｎ ｐ ｏ ｏｓ ｄ Ｔｈ ｓｃ ｎ ｌ ｓｏ ａ ｏ ｏ ｅｉａ ｉ ｎ ｆ ａ ｃ ｈ ｏ ｓｒ ｃｉ ｎ ｏ ｔ ｔｎ ｅ ｈ ｖ ｒｉａ １ ｈ ｉ ｏ ｃｙ ｉ ｗ ｗｅ Ｋ ｅ ｗ ｏ ｄｓＣｉ ｎ ｅ； ｒｉａ ｌ Ｆｒ ｍｏ ｅ Ｓｉ ｌ ａｉ ｎ ｙ ｒ ｔ ｔ ｎ ｌＶｅ ｔ ｌ ｙｕ ｃ ｗｅｌ ｉｅｓ ｋ ； ｍｕ ｔｏ ；
２）燃 烧 模 型
在 Ｃ Ｄ 火灾 模 拟 过 程 中主要 包 含 ３种 燃烧 模 Ｆ
型 ，分 别是 ：ＶＨＳ （ ｏｕ ｔ ｃ ａ ｓｕ ｃ ｄ １ Ｖ ｌｍｅｒ ｔ ｏ ｒｅＭｏ ｅ） ｉ Ｈｅ
化 已不 可忽视 ，必须考 虑浮 升力 的影 响 。由于火 灾 引起 隧道 内的空气 流速 较低 ，空气 的压 缩性可 以忽 略 ， 因此 火灾 时 的流场 为具有 浮升 力作用 的典 型 的 三 维 、瞬态 、粘性 、不 可压缩 湍流 流场 。如 果采 用 ｋｓ ． 两方 程湍 流模 型 ，并 根据 Ｂｏ ｓ ｎ ｓ 设 ，则 ｕｉ ｅｑ假 ｎ 流 场 控 制方 程 如 下［ ］ ｓ ：
Ｔ Ｊａ ｇ ｅ ｇ Ｚ ｕＰ ｉｅ ， ａ ｕ ｉｎ ｆｎ ， ｈ ｅｇ ｎ ＴｉｎＹｉ ｎ ， ｌ ｇ ＸｕⅥ ｌ Ｌｉ ｕ ｎ ｏ ｉ ｕＪ ｎａ ｄＬ ， ｕＺｈｆ ｎ ｉｅ ｇ
Ａ ｂｓｒ ｃ Ｔｈ ｏｕ ｈ ｅ ｔｂｌｓ ｎ ｒ ｏ ｌｏ ｅｃ ｔ ｕ ｎｅ ｔ ￣ｉａ ｌ， ｄ ｎ ｉ ｎｇｔ ｅｗ ｏ ｓ ｎｎ ｌ ｒ ａ ｅ ｔａｔ ｒ ｇ ｓａ ｉｈｉｇ ｆ ｅｍ ｄｅ ｆｔ ｉ ｔ ｎ ｌｗｉｈｖｅ ｃ １ ｉ ｈ ｙ ｗｅ ｌ ｉ ｅ ｔｆ ｙｉ ｈ ｒｔｔ ｕ ｅ ｅｃ ｓ ， ｉ ｆ
的耦 合采 用 Ｐ Ｓ ＩＯ算 法 ， 时间 差分 采 用全 隐式差 分 格 式 ，计算 时 间步 长 为 ０２ Ｓ ． ，空 间 差 分格 式 选 取
ＱＵＩ ＣＫ格 式 。 ２ 网格划 分 ） 网格 划 分结 果见 图 １ ，考 虑浮 升 力 的影 响 ，火
涡 黏 性 系 数 （ ｇ （ ・）；模 型 常数 ：ｃ ＝００ ｋ ／ｍ ｓ） ．９，
…
经 比较 ， 军 区 隧 道 中 具 有 一 段 由 “半 敞 开 （ ４ ）一 暗 埋 （ ３ ）一 半 敞 开 （ １ ） １ ４ｍ ２ ０ｍ ３１ ｍ
一
暗埋 （ ４ ２ ９ ｍ） 一 敞开 段 （ ７ ） １ ０ ｍ ”约 １ ０ １４
能量 方程 和 输运 方程 ：
０ 引 言
随着 城市 隧道建 设 的高速 发展 以及 城市 节 能环 保 要 求 的提 出， 自然 通风 在城 市 隧道通 风方 式 的选
择 中越 来越 受 到重视 。竖 井型 城市 隧道采 用 自然通
和军 区 隧道两 段 ，其 中 白下路 隧道全 长 ８ ０ｍ，军 ９
区隧 道全 长 １７ ７ ０ｍ。每段 隧道 均含 ３种 结构形 式 ： 位 于 隧道进 出 口的敞开段 、顶部 开 口的半 敞开段 和
ｅ ｈ ｕ ｔ ｇｒ ｑ ｉｅ ｎ ｒ ｏ ｄ ｔｏ ｆｔ ｅｃｔ ｎ ｅ ａ ｅ ｎ ｓ ｖ ｄ Ｔｈ ａ ｉ ｅ ｕ ｒ ｍｅ ｔ ｆｓ ｆ ｓ ａ ｅｈ ｖｅ ｘ ａ ｓｉ ｅ ｕ ｒ ｍｅ ｔｉ ｆ ｅｃ ｎ ｉｉｎｓｏ ｉｙｔ ｎ ｌ ｓｂ ｅ ｏｌｅ ． ｅｂ ｓｃｒ ｑ ｉｅ ｎ ｓｏ ｅｅ ｃ ｐ ａ ｎ ｎｉ ｈ ｕ ｈ ａ
Ｅ－ ｉ：３ ２ ７ ｌ ＠ｑ ．ｏ ｍａｌ ６ ０ ０ｌ １ ｑｃ ｍ 收稿 日期 ：２ １ １ ． ０ｌ ． ０ ２８
．
２．
２ ２生 ０１
动 量方 程 ：
一
＋
一 ＋（ 一 Ｊ 砉 篝 ‘ ｐ 一 等 ）
＋ （ ）ｇ Ｔ一
（ １ ）
（ ２）