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地铁内通风与火灾烟气流动特性的基础研究
汇报人：
2024-01-11
目录
引言
地铁环境特性分析
实验设计与方法
实验结果与分析
数值模拟与验证
结论与展望
引言
地铁作为城市交通的重要组成部分，其安全问题一直备受关注。其中，地铁内的通风与火灾烟气流动特性是影响地铁安全的重要因素之一。
在地铁运营过程中，通风系统的正常运行对于保障乘客的舒适度和空气质量至关重要。同时，在火灾等紧急情况下，通风系统的合理设计和运行对于控制烟气扩散、保障人员疏散具有重要意义。
因此，开展地铁内通风与火灾烟气流动特性的基础研究，对于提高地铁安全水平、保障乘客生命财产安全具有重要的理论价值和现实意义。
国内外学者在地铁通风与火灾烟气流动特性方面开展了大量研究，主要集中在通风系统设计、烟气扩散规律、人员疏散等方面。
在通风系统设计方面，研究者通过数值模拟和实验等手段，对地铁通风系统的气流组织、温度分布等进行了深入研究，为通风系统的优化设计提供了理论依据。
在烟气扩散规律方面，研究者通过实验和数值模拟等方法，揭示了地铁火灾烟气的扩散规律、温度分布等特性，为火灾防控提供了重要参考。
在人员疏散方面，研究者通过建立疏散模型、分析疏散时间等，对地铁火灾中的人员疏散问题进行了深入研究，为应急预案的制定提供了科学依据。
未来，随着计算机技术的发展和数值模拟方法的不断完善，地铁通风与火灾烟气流动特性的研究将更加深入、精细，为地铁安全提供更加全面、准确的科学支撑。
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通过本研究，旨在提高对地铁内通风与火灾烟气流动特性的认识和理解，为地铁通风系统的优化设计和火灾防控提供科学依据和技术支持。
研究目的
本研究将采用数值模拟和实验相结合的方法进行研究。首先，通过建立地铁通风系统和火灾烟气的数学模型，利用计算机进行数值模拟分析；其次，通过开展实验验证数值模拟结果的准确性和可靠性；最后，结合数值模拟和实验结果进行综合分析和讨论。
研究方法
地铁环境特性分析
地铁环境相对封闭，空气流通性较差，容易造成空气质量下降。
封闭性
人员密集
设备集中
地铁作为公共交通工具，人员密集度高，一旦发生火灾等紧急情况，疏散难度较大。
地铁内设备众多，包括通风系统、照明系统、信号系统等，设备故障可能对地铁运营造成严重影响。
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地铁通风系统主要由送风系统、排风系统和控制系统组成。送风系统负责向地铁内部输送新鲜空气，排风系统则将污浊空气排出地铁。
通风系统通过送风机和排风机的运转，实现地铁内外空气交换。在火灾等紧急情况下，通风系统可转换为排烟模式，将烟气排出地铁。
工作原理
组成
流动特性
火灾烟气在地铁内的流动受到多种因素影响，如温度、压力、风向等。烟气通常向上升腾，并沿着通道扩散。
危害
火灾烟气含有大量有毒物质和高温气体，对人体造成严重危害。同时，烟气会降低能见度，影响人员疏散和救援工作。因此，研究地铁内通风与火灾烟气流动特性对于保障地铁运营安全具有重要意义。
实验设计与方法
选择与实际地铁车厢尺寸相同的实验场地，以模拟真实环境下的通风与火灾烟气流动情况。
全尺寸实验场地
根据相似原理搭建缩尺模型，用于研究地铁内通风与火灾烟气流动的基本规律。
缩尺模型实验场地
确保实验场地内的温度、湿度、气压等环境条件与实际地铁车厢内环境相接近，以减小实验误差。
场地环境控制
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测量设备配置
采用先进的测量设备，如风速仪、温度计、烟气分析仪等，对实验过程中的关键参数进行实时监测和数据采集。
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通风参数设置
设定不同的通风口位置、通风量、通风方式等参数，以研究其对地铁内火灾烟气流动的影响。
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火灾参数设置
通过控制火源功率、燃料类型、燃烧时间等参数，模拟地铁内不同火灾场景。
实验结果与分析
在无机械通风的情况下，烟气受浮力作用向上流动，形成明显的层化现象。
自然通风模式
通过送风口和排风口设置，形成定向气流，改变烟气流动路径和速度。
机械通风模式
自然通风和机械通风同时作用，形成复杂的流场，需进一步研究其相互作用机制。
混合通风模式
小火源功率
烟气生成量较小，流动速度较慢，受环境风影响较小。
数值模拟与验证
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基于流体动力学和热力学原理，通过数值求解控制方程，模拟地铁内空气流动和火灾烟气扩散过程。
计算流体力学（CFD）方法
将连续的物理场离散为有限个离散点，通过求解离散点上的物理量来近似描述整个物理场的变化。
离散化方法
采用合适的湍流模型来描述地铁内空气流动的湍流特性，如k-ε模型、LES模型等。
湍流模型
根据实际地铁车站的尺寸和结构，建立三维几何模型，包括站厅、站台、隧道等部分。
地铁车站几何模型
对几何模型进行网格划分，生成计算网格，确保网格质量和数量满足计算要求。
网格划分
根据实际情况设置边界条件，如入口、出口、壁面等处的速度、温