[发明专利]隧道防烟分区划分模拟装置及方法、计算模型和应用

说明书

本发明公开了隧道防烟分区划分模拟装置及方法、计算模型和应用，隧道防烟分区划分模拟装置包括隧道模拟体，所述隧道模拟体的顶部设置有通风道，所述隧道模拟体的顶部设置有若干用于连通通风道的通风孔；所述隧道模拟体的顶部沿轴向均匀间隔布置有若干温度探头，所述隧道模拟体内布置有火源；所述通风道的一端设置有风机，所述通风道内出风口处设置有速度探头。本发明所述模拟装置能够模拟隧道，设计匹配的模拟方法能够构建隧道内热烟气前锋蔓延长度的计算模型，该计算模型能够可准确且有效地计算出隧道防烟分区划分长度，为隧道排风系统设计的提供量化依据。

技术领域

本发明涉及隧道设计技术领域，具体涉及隧道防烟分区划分模拟装置及方法、计算模型和应用。

背景技术

在隧道火灾防控设计中，防烟排烟系统的设计直接影响到人员是否能按预期计划进行安全疏散，因此如何有效的排出火灾中的烟流和热量一直是国内外在该领域研究中的重点。现代消防科学对火灾烟气的控制方式概括为两种:①防止烟气进入安全区域；②排出火灾危险区域中的烟气。设计控制烟气流动区域即如何划分防烟分区，是排烟设计中至关重要的一个参数。无论是理论模型还是实验结果，都显示:如果防烟分区划分过小，烟气受到阻挡后，会加速沉降，不利于排烟，严重影响人员安全疏散。如果防烟分区划分过大，排烟口布置分散，与火源距离过远，烟气没有被排出就已经沉降，也不利于及时排出烟气。

目前，防烟分区的划分主要集中在对自然排烟控制下的规定，对设置机械排烟系统的建筑及隧道很少有定量化的设计依据。

发明内容

本发明的目的在于提供隧道防烟分区划分模拟装置及方法、计算模型和应用，通过本发明所述模拟装置及方法能够构建隧道内热烟气前锋蔓延长度的计算模型，该计算模型能够可准确且有效地计算出隧道防烟分区划分长度，为隧道排烟系统设计的提供量化依据。

本发明通过下述技术方案实现：

隧道防烟分区划分模拟装置，包括隧道模拟体，所述隧道模拟体的顶部设置有通风道，所述隧道模拟体的顶部设置有若干用于连通通风道的通风孔；

所述隧道模拟体的顶部沿轴向均匀间隔布置有若干温度探头，所述隧道模拟体内布置有火源；

所述通风道的一端设置有风机，所述通风道内出风口处设置有速度探头。

本发明所述模拟装置能够模拟隧道，设计匹配的模拟方法能够构建隧道内热烟气前锋蔓延长度的计算模型，该计算模型能够可准确且有效地计算出隧道防烟分区划分长度，为隧道排风系统设计的提供量化依据。

进一步地，还包括用于观测隧道模拟体内部烟气流动情况的红外热成像仪和摄像机。

进一步地，温度探头为热电偶或温度传感器。

进一步地，火源布置在隧道模拟体的底部中心。

进一步地，火源为正庚烷。

基于隧道防烟分区划分模拟装置的模拟方法，包括以下步骤：

S1、利用风速测速仪标定风机风量，确定并记录排风量；

S2、点燃火源，并同时开启通风孔和风机，温度探头采集温度数据；

S3、基于步骤S2获得的温度数据提取出隧道模拟体不同位置处烟气前锋到达的时间；

S4、基于步骤S3获得的烟气前锋到达的时间确定热烟气前锋蔓延长度L，然后确定防烟分区划分长度S，S＝2L；

S5、分别更换火源的功率、风机的排风速率、隧道模拟体的高度，重复步骤S1-S3，得到不同模拟条件下的热烟气前锋蔓延长度L；

S6、根据公式拟合所得到的数据，确定A、B、C、D、E、F；