[发明专利]一种用于水下“V”形坡隧道内温度分布预测的方法

说明书

本发明涉及一种用于水下“V”形坡隧道内温度分布预测的方法，包括以下具体步骤：根据隧道的坡型，确定所述隧道内的火灾场景模拟的基础设定参数；以所述基础设定参数为变量，通过火灾动力模拟软件进行数值模拟计算，获得不同条件下隧道内的纵向分布温度数值；根据数值模拟的结果，确定所述隧道内纵向温度衰减的相关参数和基础设定参数中对隧道内纵向温度衰减的影响因子；根据所述影响因子和所述相关参数，构建出水下“V”形坡的所述隧道内温度衰减的预测模型。有益效果是综合考虑了水下“V”形坡隧道结构的特殊性，确定了隧道坡度i及火源功率Q对隧道内温度递减的影响，适用于多种不同坡度、火源功率的水下“V”形坡隧道火灾温度预测。

技术领域

本发明涉及隧道火灾防排烟技术领域，具体涉及一种用于水下“V”形坡隧道内温度分布预测的方法。

背景技术

近年来，水下隧道在国内外得到了迅速发展。但水下隧道属于典型的受限空间，火灾产生的大量高温烟气不易排出，严重威胁到人员安全逃生，甚至破坏隧道的结构特性。对于水下“V”形坡隧道，变化的坡度使得隧道内的烟气运动更为复杂，危险性更高。但前人研究的隧道类型多为水平隧道和单坡度隧道，较少研究不同纵向坡形隧道，关于水下“V”形坡隧道烟气温度衰减的研究更少。因此，开展水下“V”形坡隧道烟气温度纵向衰减研究显得尤为重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于水下“V”形坡隧道内温度分布预测的方法，旨在解决上述技术问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种用于水下“V”形坡隧道内温度分布预测的方法，包括以下具体步骤：

S1：根据隧道的坡型，确定所述隧道内的火灾场景模拟的基础设定参数；

S2：以所述基础设定参数为变量，通过火灾动力模拟软件进行数值模拟计算，获得不同条件下隧道内的纵向分布温度数值；

S3：根据数值模拟的结果，确定所述隧道内纵向温度衰减的相关参数和所述基础设定参数中对所述隧道内纵向温度衰减的影响因子；

S4：根据所述影响因子和所述相关参数，构建出水下“V”形坡的所述隧道内温度衰减的预测模型。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述步骤S1中，所述基础设定参数包括隧道模型尺寸、隧道坡度i和火源功率Q。

进一步，所述火源功率Q的范围值为3～20MW。

进一步，所述隧道模型尺寸的范围值为600m×12.5m×(4～6)m。

进一步，所述隧道坡度i的范围值为1％～8％。

进一步，所述步骤S3中，所述相关参数包括与所述火源功率Q相关的拟合系数K₁和与所述隧道坡度i相关的拟合系数K₂。

进一步，所述拟合系数K₁的计算公式如下：

式中：Q为火源功率，单位为kW；ρ₀为空气密度，单位为kg/m³；c_p为空气定压比热容，单位为kJ/(kg·K)；g为重力加速度，单位为m/s²；T₀为环境温度，单位为K；H为地面距顶板的高度，单位为m。

进一步，所述拟合系数K₂的计算公式如下：

K₂＝-0.36-0.97i^1.25。

进一步，所述步骤S4中，烟气温度沿其流动方向的衰减的公式如下：