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地鐵的通風和火災國內外研究現狀

時間:2019-05-05 20:31來源:畢業論文
由于國外地鐵使用早于我國,所以對于地鐵的通風和火災的研究也較早。早期主要使用的是實驗測量的研究方法。實驗測量主要根據相似理論推導得出的尺度法制(Scaling Law)[4]是將原來

由于國外地鐵使用早于我國,所以對于地鐵的通風和火災的研究也較早。早期主要使用的是實驗測量的研究方法。實驗測量主要根據相似理論推導得出的尺度法制(Scaling Law)[4]是將原來大小的建筑物按一定的比例縮小而成的模型,這樣可以在模型中模擬建筑物發生火災時的現象。這個方法的特點是得到的數據較為真實可靠,可以為地鐵設計提供有力的證據,但是由于實驗測量的模型縮小的比例要大于1/8,這樣才能保證實際建筑物火災現場的真實性,模型的制作會消耗大量的人力、財力、物力、成本較高,而測試的時間也較長,使得實驗的效率變低。在2003年2月18日,韓國大邱的地鐵縱火案發生后,Dong Ho Rie[5]等使用實驗測量的方法對地鐵內的排煙模式進行模擬。35174
科技的不斷發展為地鐵通風和火災的研究帶來了不少好處,數值模擬的方法就是其中之一。與實驗測量相比較,數值模擬的成本低很多,只要使用計算機,進行場景的模擬,就能得出較好的方案。而且數值模擬速度非常快,為研究人員節省了很多不必要的時間。論文網
數值模擬研究主要包括:有限元法、有限差分法、特征線法法和有限容積法。數值模擬的方法主要以簡化理論為基礎,限制和假設條件也比較多。但是由于方便快速,不用使用復雜的模型實驗,所以在設計消防控煙的時候會比較常用。
美國交通部在1975年開發一種稱為SES的計算機模擬軟件來對地鐵進行模擬計算[6]。這個模擬軟件可以選擇不同的環境控制,機械通風系統空調系統等,還能模擬發生火災時隧道的氣流風機之間的關系。之后,CFD(Computational Fluid Dynamics)技術得到了飛速的發展,目前在地鐵火災的研究中使用較多的軟件是FDS、Fluent、Star-CD等。其中,FDS是比較實用的流體分析工具,多數用在火災發生時流體的傳熱、流動、化學反應等問題的模擬上。
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國外還有Flow3D、Jasmine和Phoenics等這些場模擬軟件。這些都是利用計算機來求解火災過程中的參數的(比如速度、各組分濃度、溫度等)在空間中分布與隨時間變化的數值模擬方法。它們的理論基礎都來源于連續性方程、能量守恒、動量守恒等定律。
2國內研究情況
雖然我國的研究與國外比較晚,但研究人員還是在這方面進行了一些努力。在國內,北京城市系統工程研究中心副主任,副研究員朱偉[7]等人也使用了實驗測量的方法研究在地鐵口火災煙氣的溫度衰減、有害氣體濃度變化的規律。
一些科研人員還研究出了地鐵熱環境模擬軟件。最早對地鐵火災進行二維模擬的是彥啟森和李先庭,他們指出了一般地鐵火災縱向通風速率為2m/s的時候,可以組織向上擴散的煙氣[8]。西南交通大學的教授,馮煉[9]也在地鐵火災的研究中分析了煙氣流動的數學模型,在計算中進行了簡化。STESS是由清華大學從1979年開始研究,開發的一款熱環境模擬軟件包。這個軟件包括核心模擬和前后處理界面,核心模擬又是由氣象參數模擬程序、長期和短期熱狀態模擬程序、空調負荷和能耗統計程序等組成的[10]。已經運用在一些城市的線路的方案論證和選擇,為我國的地鐵通風設計提供了方法和依據。
經多年的探索和研究,西南交通大學開發了一套地鐵的環境控制的模擬軟件,名為TEST。這個軟件包括三個部分,分別為輸入、計算和輸出部分,計算部分中又涵蓋了許多計算,如空氣動力學計算、車性能計算、散熱量的計算等。TEST軟件為我國的地鐵環境控制與設計提供了必要的依據,在地鐵工程中起到了必不可少的作用。[11]遼寧工程技術大學的賈進章[12]在對于網絡模擬中,使用通風網絡模型對礦井火災時期通風系統進行了可靠性的研究,并對礦井火災時的通風系統的抗災能力進行了評估。中國科技大學的李元洲[13]等人利用FDS場模擬軟件對地鐵隧道內的火災煙氣發展進行了模擬計算,討論研究了煙氣的溫度、高度的變化情況。 地鐵的通風和火災國內外研究現狀:http://www.aftnzs.live/yanjiu/20190505/33012.html
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