集中排烟隧道烟气温度衰减特性CFD模拟研究.doc

集中排烟隧道烟气衰减CFD模拟研究 集中排烟隧道系统设计，针对MW大尺度火灾，火源位置，纵向风速、组合下温度水平、垂直规律。表明：v1不变v2不变）， v2增大v1增大）时，下方最高烟气温度增大v1、v2相同时，B位置顶板下方烟气最大温升明显高于A位置的情况；进一步分析得到火源上下游风口处烟气温度水平衰减垂直衰减变化规律整理得到顶板下方上下游风口衰减随纵向风速、组合的无量纲准则关系式排烟隧道；；水平衰减；垂直衰减；CFD模拟0 引言 集中排烟模式兼顾纵向通风和局部排烟的优点，具有广阔的应用前景。已有成果针对风口非对称布置火源两侧情况，温度为例，分析热烟气水平扩散范围及优化的控制风速与排烟量组合[1]的水平、垂直衰减相应速率关系，火源位置不容忽视，研究表明火源位置对临界风速有较大影响[2]，50MW大尺度 CFD模拟，纵向风速、组合下温度水平、垂直规律。分析概况 图1集中排烟通风系统位置 所示，拱形隧道分成排烟道、下部行车通道两层空间，发生火灾，就近开启火源周围大尺度排风口，可将烟气迅速排出行车空间，其中300m长水平通风段为研究对象，3个风口非对称布置在火源两侧，相关位置及尺寸见图1。 .2 火源参数考虑50MW大尺度火灾强度相当于油罐车火灾），尺寸4m6m，距隧道入口m。以甲烷为燃料考虑横断面上火源居中（A位置）、近壁位置）情况。 排烟工况确定射流风机送风、烟道耦合用下，火源下游自然补风。为了便于分析，定义其为诱导风速v2上下游对称烟气控制策略，设计工况射流风机送风速度v1大于诱导风速v2风速组合共工况。 2建立及边界条件的确定 .1 控制方程的 （1） 修正κ-ε模型，DTRM辐射模型模型基本参数见表1[35]。 其中μt ρCμk2 /ε；Sui为质量力i向分量；Sτi,j为粘性应力张量?为化学反应物质生成量kg/s·m3；Gk、Gb分别为剪切应力产生项、浮力产生项。表1 模型基本参数 C1 C2 C3ε C σk σε 1.44 1.92 1.0 0.09 1.0 1.3 2.2 边界条件的确定 T0 303K,壁面采用Launder和Spalding推荐标准壁面函数[6]，不计与外界换热。隧道入口速度边界，烟道出口考虑自由边界火源考虑质量入口边界 2.3 计算模型网格划分 区域采用非均匀网格划分，近火源温度梯度变化大的区域布置密集网格，远离火源温度梯度变化小的区域布置稀疏网格，首次网格划分后增加xy、z轴网格数目%，位置、上游送风、排烟量相同的情况下，观察顶最高温度变化。当两者很小时，网格划分结束。 下方最高温度 图火源位置顶板下方最高温升 ，ΔTmax顶板下方最高温升，K 如图v2不变，v1增大，来流对火源热烟羽挤压不断增强，加速烟气垂直沉降，造成A、B顶板下方烟气温度；v1不变v2增大，烟气垂直沉降减弱，A、B的顶板下方烟气温度增大。v1、v2时，B受拱形壁面影响，顶板下方烟气温度高于A处；v1对顶板下方烟气温度影响但随v1，火源位置对顶板下方烟气温度影响范围。预测顶板下方烟气温度，定义无量纲温风： （） 式中，T0为环境温度，Kvi为风速，m/si 1、2分别为送风速度、风速；H为隧道高度，m；g为重力加速度，m/s2。 火源A、BΔTmax*随、变化无量纲关系准则式见表3 不同火源位置ΔTmax*随、变化的无量纲关系准则式△T*max 4.68-11.42v1*+4.1v2*+10.82v1*2-5.7v1*v2*+4.29v2*2 R2 0.99 0.06 v1* 0.31,0.06 v2* 0.19 B △T*max 5.06-10.81v1*-0.51v2*+5.67v1*2+3.03v1*v2*+14.78v2*2 R2 1 0.06 v1* 0.31,0.06 v2* 0.19 4 风口衰减 为定性分析衰减幅度，火源上下游区域的3个风口位置处为参考点分析烟气温度的水平、垂直衰减幅度。 4.1衰减 烟气温度水平衰减 （） ΔTvent,u为i#风口位置处相对于环境温度的顶板下方最高烟气温升，i 1、2、3。衰减幅度值越小，温度越低，衰减。处温度水平衰减规律类似1#~3#风口位置处烟气温度图 图3 不同火源位置温度水平衰减 上游区域（#风口），温度水平衰减v1影响较大，v2较，v1不变， v2增大时，A、B的温度水平衰减，火源B因壁面影响，受v2火源A；v2不变，v1增大时，、B的温度水平衰减加快v1、v2时，火源B烟气温度水平衰减于火源A游区域（2##风口），温度水平衰减v1影响较，v2较，v1不变， v2增大时，A、B的温度水平衰减；v2不变，v1增大时，、B的温度水平衰减加快v1、v2时，火源B烟气温度水平衰减于火源A 火源A、B温度水平衰减