[发明专利]一种蛇型曲线隧道火灾纵向温度的确定方法

说明书

本发明涉及公路隧道火灾安全技术领域，尤其涉及一种蛇型曲线隧道火灾纵向温度的确定方法。目的是弥补目前蛇型曲线隧道火灾温度场分布特性研究的空白。所述方法包括：建立蛇型曲线隧道火灾温度扩散的数学模型、建立蛇型曲线隧道的几何模型、建立蛇型曲线隧道空间内气体流动模型；依据上述模型和方法，对蛇型曲线隧道火灾温度场分布进行三维数值模拟计算；根据上述计算结果，获得距离火源不同纵向距离的拱顶温度T(x)与拱顶最高温度T₀的比值T(x)/T₀；通过该比值进行非线形拟合，整理得到蛇型隧道火灾纵向温度的计算公式。本发明填补了目前对蛇型曲线隧道火灾温度场分布研究的空白，为蛇型曲线隧道火灾下的人员疏散设计及衬砌防火设计提供科学依据。

技术领域

本发明涉及公路隧道火灾安全技术领域，尤其涉及一种蛇型曲线隧道火灾纵向温度的确定方法。

背景技术

近年来，我国经济的不断增强，交通建设事业取得了迅猛发展，高速公路建设的规模和数量不断增加，隧道火灾问题也受到越来越多的关注。公路隧道火灾造成危害极大，火灾发生时，隧道内火源上方拱顶最高温度可以达到1000度以上，隧道内火灾烟气扩散到下游时，烟气温度将按照一定规律衰减。在公路火灾中，火源下游纵向温度是影响人员疏散的重要因素。

随着西部山区高速公路建设的不断推进，为克服地形高差、减缓坡度和避开不良地质条件等因素，复杂线型隧道逐渐增多，隧道平面线型从以往直线型发展到曲线型，甚至蛇型。例如，正在修建的雅安至叶城国家高速公路康定过境段项目跑马山1号隧道就是典型的蛇型曲线隧道。蛇型曲线隧道线型的特殊性将导致隧道火灾纵向温度场分布特征不同于直线隧道及一般曲线隧道，从而影响火灾下人员疏散设计及隧道衬砌防火设计。因此蛇型曲线隧道火灾纵向温度的确定是蛇型曲线隧道防灾控制设计的基础和关键。

通过调研已有成果，发现国内外学者对曲线隧道火灾过程中的火灾模拟及温度场分布特征研究较少，特别是针对蛇型曲线隧道火灾纵向温度场的研究还极其缺乏。蛇型曲线隧道火灾纵向温度计算方法不明确，这对蛇型曲线隧道火灾人员疏散设计及隧道衬砌防火设计造成了较大的困难，对蛇型曲线隧道运营安全将产生严重影响。

因此有必要提出一种新的方案，来解决上述技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种蛇型曲线隧道火灾纵向温度的确定方法，目的是弥补目前蛇型曲线隧道火灾温度场分布特性研究的空白，为蛇型曲线隧道火灾下的人员疏散设计及衬砌防火设计提供科学依据，以保障蛇型曲线隧道运营安全。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种蛇型曲线隧道火灾纵向温度的确定方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，采用流体力学CFD方法，利用流体力学三维数值软件FLUENT，建立如下模型，具体为：

步骤101，建立蛇型曲线隧道火灾温度扩散的数学模型，应用了连续性方程、动量方程、能量方程和标准k-ε模型；

步骤102，建立蛇型曲线隧道的几何模型，蛇型曲线隧道几何模型包括一次曲线段和反向曲线段；

步骤103，建立蛇型曲线隧道空间内气体流动模型；

步骤2，依据蛇型曲线隧道火灾温度扩散的数学模型、蛇型曲线隧道的几何模型、蛇型曲线隧道空间内气体流动模型和流体力学CFD方法，对蛇型曲线隧道火灾温度场分布进行三维数值模拟计算，得出计算结果；

步骤301，根据上述计算结果，确定蛇型曲线隧道火灾工况下火源正上方拱顶最高温度T₀和距离火源不同纵向距离的拱顶温度T(x)；