fds的某地铁车厢火灾烟气蔓延规律模拟【字数：14207】
摘 要在经济飞速发展的今天，人们生活水平得到了巨大的提高，出行方式也在不断进步，地铁作为现代化的交通工具为人们带来了巨大的便利。但是地铁因其深处地下、空间密闭、人员逃生困难等特性，具有很大的安全隐患。因此，我们需要对地铁火灾进行充分研究，防止发生意外事故，尽可能的减小损坏，确保安全。当地铁发生意外火灾时，影响人们生命安全的主要因素是火灾产生的烟气，烟气到达一定的浓度时，影响人们对逃生路线的选择，造成人们窒息，从而威胁到人们的生命安全。因此，研究地铁火灾烟气规律具有十分重要的意义。本文以某典型地铁车厢为研究对象，通过火灾动力学软件对发生火灾的情况进行数值模拟，得到不同风速及间隔火源下的热释放速率、温度和烟气运动规律。为地铁列车今后在乘客逃生、应急疏散、列车设计等方面提供可供参考的依据。
目 录
1.绪论 1
1.1课题的研究背景及意义 1
1.2国内外研究现状 1
1.2.1地铁火灾国外研究现状 1
1.2.2地铁火灾国外研究现状 2
1.3火灾动力学软件 2
1.3.1FDS简介 2
1.3.2FDS基础模型理论 2
1.3.3模拟方法及控制理论 3
1.4本文的主要研究内容 3
2.列车火灾烟气蔓延规律及参数研究 5
2.1区间和列车基本情况 5
2.1.1隧道概述 5
2.1.2地铁列车基本情况 5
2.2列车火灾蔓延过程分析 6
2.2.1车厢火灾发展起因 6
2.2.2地铁火灾特点 7
2.2.3消防影响因素 7
2.3隧道火灾烟气控制及人员疏散模型 8
2.3.1烟气控制 8
2.3.2人员疏散模型 8
2.4数学模型的建立 9
2.4.1基本控制方程 9
2.4.2辐射换热方程 10
2.4.4燃烧模型 11
3.建立火灾仿真模型 12
3.1地铁列车建模步骤 12
3.2地铁列车建模参数设置 12
3.2.1网格划分 12
3 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
.2.2热释放速率的设定 13
3.2.3边界条件的设定 13
3.3模拟工况设定 14
3.3.1工况设计原则 14
3.3.2工况设定 14
4.仿真模拟分析 16
4.1工况1分析 16
4.1.1热释放速率 16
4.1.2温度变化 17
4.1.3烟雾浓度变化规律 19
4.2工况2分析 19
4.2.1热释放速率 19
4.2.2温度变化 21
4.2.3烟雾浓度变化规律 22
4.3工况3分析 23
4.3.1热释放速率 23
4.3.2温度变化 24
4.3.3烟雾浓度变化规律 26
4.4工况4分析 27
4.4.1热释放速率 27
4.4.2温度变化 28
4.4.3烟雾浓度变化规律 29
5.结论与展望 31
5.1结论 31
5.2展望 31
参考文献 32
致谢 33
1.绪论
1.1课题的研究背景及意义
进入21世纪后，我国的地下城市轨道交通系统得到了飞速的发展。地铁因为具有速度快，时间准，安稳舒适等特点，极大满足了人们的日常出行。根据调查，2017年前我国已开通130条运营轨道交通线路，投资建设车站2630个，总里程高达3849km，依据城市建造规划，未来将会建造更多地铁。伴随着地铁的发展，地铁灾害事故也越来越多地受到了人们的关注。地铁由于其结构空间的特殊性，具有疏散困难，逃生条件差，逃生路径特殊、逃生距离长，可利用逃生时间短，乘客逃生意识差，火灾烟雾中潜在危险大等原因，如果不慎发生火灾，可能会危及生命财产安全，甚至危及社会安全。
因此，通过火灾动力学软件对发生火灾的情况进行数值模拟，得到列车的热释放速率、发生火灾时的温度场和烟气运动规律就变得尤为重要。依据计算机仿真模拟计算理论结果，得到不同风速对火灾的影响及间隔火源对火势的影响，为地铁列车今后在乘客逃生、应急疏散、列车设计等方面提供可供参考的依据。
1.2国内外研究现状
1.2.1地铁火灾国外研究现状
地铁在带给我们方便快捷的同时，也存在一定的安全隐患。二十世纪发生在巴黎、大邱的几起重大事故，造成了大量的生命财产损失。这使得国内外的学者更加重视对地铁安全性的研究。Maslak V针对气温过低和极端室外空气温度对地铁热力学参数的影响给出了常规通风方案，并且证明了通风管道和空气再循环的双向隧道通风方案的合理性[1]。Kunsch J.p提出了一种新的隧道火灾模型，用以描述火灾气体向相反方向传播的行为[2]。Giachetti B提出了一种基于弗劳德数相似性的分量表模型，研究了隧道通风对压损失对烟囱效应的影响[3]。Gravit M对除烟系统、疏散计算、建筑材料防火分级、建筑防火等方面提出了纠正以及改进的建设性方案[4]。Pflitsch A提出地铁气候学，并认为充分了解空气流动及其与地面气候的相互作用这有助于消除和降低当地铁发生火灾以及毒气事件时乘客和工作人员的伤害[5]。Zhong B利用3DMAX建造了一个地铁站火灾模拟环境虚拟漫游系统，获得了较为准确的火灾数据，优化了火灾应急方案[6]。
1.2.2地铁火灾国外研究现状
国内地铁发展较晚，但是近些年国内开始重视，因此也有了很多研究成果。田鑫利用扩展元胞自动机模型研究了特定地铁环境的疏散仿真[7]。李冬研究列车起火位置和火源情况的不同对疏散的影响[8]。李静婧以社会力模型为基础，通过协同调整通风控制策略与人员组织策略，提出最优的疏散方案[9]。许世维分析地铁车厢火灾发生时，火源位置、火源种类以及季节对火灾发展的影响[10]。师长更利用FDS软件对不同位置火源位置、火源功率、排烟风速及空气幕对烟气流动蔓延影响进行分析，研究烟气分布、温度变化、烟气能见度及烟气中CO浓度变化情况[11]。张克诚研究了燃烧热释放速率以及排风速度不同的情况下火灾扩散规律以及人员疏散规律[12]。
目 录
1.绪论 1
1.1课题的研究背景及意义 1
1.2国内外研究现状 1
1.2.1地铁火灾国外研究现状 1
1.2.2地铁火灾国外研究现状 2
1.3火灾动力学软件 2
1.3.1FDS简介 2
1.3.2FDS基础模型理论 2
1.3.3模拟方法及控制理论 3
1.4本文的主要研究内容 3
2.列车火灾烟气蔓延规律及参数研究 5
2.1区间和列车基本情况 5
2.1.1隧道概述 5
2.1.2地铁列车基本情况 5
2.2列车火灾蔓延过程分析 6
2.2.1车厢火灾发展起因 6
2.2.2地铁火灾特点 7
2.2.3消防影响因素 7
2.3隧道火灾烟气控制及人员疏散模型 8
2.3.1烟气控制 8
2.3.2人员疏散模型 8
2.4数学模型的建立 9
2.4.1基本控制方程 9
2.4.2辐射换热方程 10
2.4.4燃烧模型 11
3.建立火灾仿真模型 12
3.1地铁列车建模步骤 12
3.2地铁列车建模参数设置 12
3.2.1网格划分 12
3 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
.2.2热释放速率的设定 13
3.2.3边界条件的设定 13
3.3模拟工况设定 14
3.3.1工况设计原则 14
3.3.2工况设定 14
4.仿真模拟分析 16
4.1工况1分析 16
4.1.1热释放速率 16
4.1.2温度变化 17
4.1.3烟雾浓度变化规律 19
4.2工况2分析 19
4.2.1热释放速率 19
4.2.2温度变化 21
4.2.3烟雾浓度变化规律 22
4.3工况3分析 23
4.3.1热释放速率 23
4.3.2温度变化 24
4.3.3烟雾浓度变化规律 26
4.4工况4分析 27
4.4.1热释放速率 27
4.4.2温度变化 28
4.4.3烟雾浓度变化规律 29
5.结论与展望 31
5.1结论 31
5.2展望 31
参考文献 32
致谢 33
1.绪论
1.1课题的研究背景及意义
进入21世纪后，我国的地下城市轨道交通系统得到了飞速的发展。地铁因为具有速度快，时间准，安稳舒适等特点，极大满足了人们的日常出行。根据调查，2017年前我国已开通130条运营轨道交通线路，投资建设车站2630个，总里程高达3849km，依据城市建造规划，未来将会建造更多地铁。伴随着地铁的发展，地铁灾害事故也越来越多地受到了人们的关注。地铁由于其结构空间的特殊性，具有疏散困难，逃生条件差，逃生路径特殊、逃生距离长，可利用逃生时间短，乘客逃生意识差，火灾烟雾中潜在危险大等原因，如果不慎发生火灾，可能会危及生命财产安全，甚至危及社会安全。
因此，通过火灾动力学软件对发生火灾的情况进行数值模拟，得到列车的热释放速率、发生火灾时的温度场和烟气运动规律就变得尤为重要。依据计算机仿真模拟计算理论结果，得到不同风速对火灾的影响及间隔火源对火势的影响，为地铁列车今后在乘客逃生、应急疏散、列车设计等方面提供可供参考的依据。
1.2国内外研究现状
1.2.1地铁火灾国外研究现状
地铁在带给我们方便快捷的同时，也存在一定的安全隐患。二十世纪发生在巴黎、大邱的几起重大事故，造成了大量的生命财产损失。这使得国内外的学者更加重视对地铁安全性的研究。Maslak V针对气温过低和极端室外空气温度对地铁热力学参数的影响给出了常规通风方案，并且证明了通风管道和空气再循环的双向隧道通风方案的合理性[1]。Kunsch J.p提出了一种新的隧道火灾模型，用以描述火灾气体向相反方向传播的行为[2]。Giachetti B提出了一种基于弗劳德数相似性的分量表模型，研究了隧道通风对压损失对烟囱效应的影响[3]。Gravit M对除烟系统、疏散计算、建筑材料防火分级、建筑防火等方面提出了纠正以及改进的建设性方案[4]。Pflitsch A提出地铁气候学，并认为充分了解空气流动及其与地面气候的相互作用这有助于消除和降低当地铁发生火灾以及毒气事件时乘客和工作人员的伤害[5]。Zhong B利用3DMAX建造了一个地铁站火灾模拟环境虚拟漫游系统，获得了较为准确的火灾数据，优化了火灾应急方案[6]。
1.2.2地铁火灾国外研究现状
国内地铁发展较晚，但是近些年国内开始重视，因此也有了很多研究成果。田鑫利用扩展元胞自动机模型研究了特定地铁环境的疏散仿真[7]。李冬研究列车起火位置和火源情况的不同对疏散的影响[8]。李静婧以社会力模型为基础，通过协同调整通风控制策略与人员组织策略，提出最优的疏散方案[9]。许世维分析地铁车厢火灾发生时，火源位置、火源种类以及季节对火灾发展的影响[10]。师长更利用FDS软件对不同位置火源位置、火源功率、排烟风速及空气幕对烟气流动蔓延影响进行分析，研究烟气分布、温度变化、烟气能见度及烟气中CO浓度变化情况[11]。张克诚研究了燃烧热释放速率以及排风速度不同的情况下火灾扩散规律以及人员疏散规律[12]。
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