隧道消防设计软件：FDS+EVAC二次开发_（2）.隧道火灾模拟基础理论.docx

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隧道火灾模拟基础理论

在隧道消防设计中，火灾模拟是一个至关重要的环节。通过模拟隧道火灾场景，可以评估火灾对隧道结构和人员安全的影响，从而制定有效的消防措施和疏散策略。本节将详细介绍隧道火灾模拟的基础理论，包括火灾蔓延模型、烟气扩散模型和人员疏散模型，并结合具体例子说明这些模型的应用。

火灾蔓延模型

火灾蔓延模型主要用于描述火灾在隧道内的传播方式和速度。常见的火灾蔓延模型包括：

1.热释放速率模型

热释放速率（HRR,HeatReleaseRate）是火灾蔓延模型中的关键参数，它描述了火灾过程中燃料释放热量的速率。FDS（FireDynamicsSimulator）软件中常用的热释放速率模型包括：

点火模型：假设火源为一个点火源，其热释放速率随时间变化。

扩散模型：考虑火源的扩散过程，模拟火焰逐渐扩大。

例子：点火模型

假设我们在隧道入口处设置一个点火源，其热释放速率随时间线性增加，最大热释放速率为10MW。FDS中的点火模型可以通过以下代码实现：

#FDS输入文件示例

HEADCHID=tunnel_fire,TITLE=隧道火灾模拟/

TIMET_END=600.0/

REACFUEL=GASOLINE,YIELD=1.0,SOOT_YIELD=0.05,HEAT_OF_COMBUSTION=18000.0/

HRRPUAHRRPUA=0.0,TIME=0.0,HRRPUA=10.0,TIME=60.0,HRRPUA=0.0,TIME=120.0/

MATLID=CONCRETE,DENSITY=2300.0,SPECIFIC_HEAT=900.0,CONDUCTIVITY=1.0,YOUNG=30000.0,POISSON=0.15,T_SPALL=1200.0/

OBSTXB=0.0,100.0,0.0,10.0,0.0,5.0,MATL_ID=CONCRETE/

MESHIJK=50,10,10,XB=0.0,100.0,0.0,10.0,0.0,5.0/

VENTXB=0.0,0.0,0.0,10.0,0.0,5.0,VEL=0.0,0.0,0.0,TMP=20.0,MASS_FLUX=0.0,SPEC_ID=GASOLINE/

FDS/

2.火焰传播模型

火焰传播模型考虑火焰在隧道内的传播路径和速度。FDS中常用的火焰传播模型包括：

扩散火焰模型：考虑火焰的扩散过程，模拟火焰在隧道内的蔓延。

层流和湍流火焰模型：根据火焰的流动特性，模拟不同条件下的火焰传播。

例子：扩散火焰模型

假设隧道内的火焰从一个点火源开始，逐渐向四周扩散。FDS中的扩散火焰模型可以通过以下代码实现：

#FDS输入文件示例

HEADCHID=tunnel_flame,TITLE=隧道火焰传播模拟/

TIMET_END=600.0/

REACFUEL=GASOLINE,YIELD=1.0,SOOT_YIELD=0.05,HEAT_OF_COMBUSTION=18000.0/

HRRPUAHRRPUA=0.0,TIME=0.0,HRRPUA=10.0,TIME=60.0,HRRPUA=0.0,TIME=120.0/

MATLID=CONCRETE,DENSITY=2300.0,SPECIFIC_HEAT=900.0,CONDUCTIVITY=1.0,YOUNG=30000.0,POISSON=0.15,T_SPALL=1200.0/

OBSTXB=0.0,100.0,0.0,10.0,0.0,5.0,MATL_ID=CONCRETE/

MESHIJK=50,10,10,XB=0.0,100.0,0.0,10.0,0.0,5.0/

VENTXB=0.0,0.0,0.0,10.0,0.0,5.0,VEL=0.0,0.0,0.0,TMP=20.0,MASS_FLUX=0.0,SPEC_ID=GASOLINE/

FDS/

烟气扩散模型

烟气扩散模型主要用于描述火灾产生的烟气在隧道内的传播过程。FDS中常用的烟气扩散模型包括：

1.湍流模型

湍流模型考虑烟气在隧道内的湍流流动特性，模拟烟气的复杂扩散过程。

例子：湍流模型

假设隧道内的烟气在火灾初期受到湍流流动的影响。FDS中的湍流模型可以通过以下代码实现：

#FDS输入文件示例

HEADCHID=tunnel_smoke,TITLE=隧道烟气扩散模拟/

TIMET_E