地铁车站站台与站厅间临界通风速度的研究.pdf

收稿日期“ “ 基金项目国家自然科学基金项目 J E O P I Q M E J Q M Q H J Q M P ; ; a P Q _P P I] E J Q K J E O P I Q M E J Q M 以微元控制体为基本计算单位D假设各微元 控制体内的物理量*如E温度F压力速度F密度F热 释放速率F烟雾组分等是同一的它们随时间的变 化而变化“利用计算流体动力学基本方程*连续性 方程F动量方程F能量方程F化学组分方程和状态方 程进行求解计算出不同时间不同位置的各种物 理量*如E烟气的温度F组分和速度等 “ ’ 具有 功能强大模拟结果可靠等特点“本文将利用’ 软件对不同条件下站台与站厅间所必需的临界通 风速度进行模拟研究“ “ G 模拟方法 根据上面确定的模拟场景借助’ 场模拟 软件进行模拟“首先固定火灾热释放速率或挡烟垂 壁高度等条件通过反复改变排风口的通风量大小 来考察楼梯口的烟气流场直到烟气恰好被控制住 为止则此时的通风量即为该火灾热释放速率或挡 烟垂壁高度等条件的临界通风量“根据软件所具有 的功能可以查出该条件下的地铁车站站台与站厅 间通风速度 H I 即为该条件下的临界通风速度 H I“ 然后改变火灾热释放速率和挡烟垂壁高度等 条件再按前述方法求得临界通风速度“反复上述 步骤即可得到不同火灾热释放速率或挡烟垂壁高 度等条件下的地铁车站站台与站厅间临界通风速 度的变化规律“ “ 火灾热释放速率和挡烟垂壁高度对临界通风 速度的影响 如上所述分别改变热释放速率和挡烟垂壁高 度确定出不同热释放速率和挡烟垂壁高度条件下 通过站台与站厅间的楼梯通道向站厅扩散的烟气 量为零时的临界通风速度H I 就可以得出不同的 热释放速率F挡烟垂壁高度与临界通风速度相对关 系如表J所示“ 根据表J 可得挡烟垂壁高度F热释放速率与 临界通风速度的关系如下*其相关度K达L “ M N H I O J “ P B QRL “ B P N STUL “ Q N V * Q 式中E H I为临界通风速度 3W 5 X V为火灾热释放速 率 YZX S[为挡烟垂壁高度 3“ 表热释放速率F挡烟垂壁高度 与临界通风速度相对关系表 \ ] _ ‘ a b c c ‘ _ ] d e b fb gh ‘ ] d c ‘ _ ‘ ] i ‘c ] d ‘] f jd h ‘i kb l ‘ ] c c e ‘ ch ‘ e m h d n e d ho c e d e o ] _ p ‘ f d e _ ] d e b fi q ‘ ‘ j 挡 烟 垂 壁 高度W 3 L “ L L “ L “ N 热释放速率W YZ J “ LQ “ N “ J LJ Q “ J Q L J “ B J “ r LQ “ r s “ N LP “ s LP “ N “ Q LB “ Q L J “ L L J “ LQ “ B Ls “ LP “ L LP “ B P “ M B “ Q L J “ L L J “ LQ “ Ls “ L s “ B P “ s P “ N L “ M L 分析表J和式* Q 可以看出E火灾热释放速率 和挡烟垂壁高度的大小是影响火灾时地铁车站站 台与站厅间临界通风速度H I的主要因素“ 临界通 风速度H I不是一个定值 它与火灾热释放速率成 正比挡烟垂壁高度成反比“ 因此地铁车辆应尽量选用难燃的材料以降 低火灾时的热释放速率X虽然挡烟垂壁高度受站台 净空高度和楼梯口高度的限制可能的取值范围很 小但也应尽量增加挡烟垂壁高度“ “ t 楼梯口尺寸对临界通风速度的影响 根据规定 P C站厅与站台间的楼梯口处宜设挡 烟垂壁挡烟垂壁下缘至楼梯踏步的垂直距离不应 小于Qs L L33“因此为增加挡烟垂壁的高度楼 梯口的高度应尽量降低取规范规定的最小值Q “ s 3为宜“ 图Q和s分别为改变楼梯口宽度而引起临界 通风速度和供风量的变化情况* STOL “ 3 从图 中可以看出虽然随着楼梯口宽度的增加临界通风 图Q不同楼梯宽度时热释放速率对临界通风速度的影响 ’ , u “ Q v . 4 8 9 w . 2 8 - . 7 . 2 5 .- 2 8 .9 14 - , 8 , 4 2 7 x . 1 8 , 7 2 8 , 9 1 5 y . . /, 1/ , . - . 1 8 5 8 2 , - 5 z, / 8 w 图s不同楼梯宽度时热释放速率对通风强度的影响 ’ , u “ s v . 4 8 9 w . 2 8 - . 7 . 2 5 .- 2 8 .9 1x . 1 8 , 7 2 8 , 9 1 4 2 y 2 4 , 8 0, 1/ , . - . 1 8 5 8 2 , - 5 z, / 8 w M 第J期顾正洪等E地铁车上站台与站厅间临界通风速度的研究 万方数据 速度有所降低但由于楼梯口面积的增加所需要 的供风量却提高了“由此可见通过增加楼梯口宽 度来降低临界通风速度是不经济的“ 通过以上分析得出结论楼梯口的高度应取规 范规定的最小值 “ 楼梯宽度的确定只要考虑 满足远景客流量和火灾时人员疏散速度即可“ A ;B 7 5 C D C E8 F ;8 C 5 7 8 A B 7 C A 项目中大站实测计算机模拟 楼梯口高度G “ “ 楼梯口宽度G , “ H / “ ’ 挡烟垂壁高度G ’ “ ’’ “ ’ 设定热释放速率G 12 / “ 0 楼梯口风速G IJ K, “ / “ - 从表可以看出计算机模拟所得的临界通风 速度与实际应用的事故通风速度非常接近可以认 为模拟结果是可信的“ L 结论 通过对车站站台火灾烟气形成过程和计算机 模拟结果的分析可以得出以下结论M , 火灾热释放速率的大小是影响车站站台与 站厅间临界通风速度的主要因素“车站站台与站厅 间临界通风速度并非定值它随火灾热释放速率的 增加而增加“在新型的地铁车辆火灾热释放速率 N O/ “ 012 下临界通风速度应控制在-G J较 为合理“ 楼梯口处挡烟垂壁的设置对减少烟气的扩 散和蔓延有一定的作用应尽量增加其高度“ 综合考虑楼梯宽度变化对临界通风速度和 通风量变化的影响认为改变楼梯宽度对烟气控制 意义不大“楼梯口的高度应尽量降低楼梯宽度只 要考虑满足远景客流量和火灾时人员疏散速度即 可“ 研究结论虽然是基于典型车站模型得出的但 经过与现场实验对比认为结论是可靠的“希望通 过以上的研究能为地铁设计*运营管理和人员疏 散救援预案的制定提供有益的参考“ 参考文献M P , Q 王迪军罗燕萍李梅玲“地铁隧道火灾人员疏散与烟 气控制P R Q “消防科学与技术 ’ ’ - - M - 0 S - / “ 2TUVW X S Y Z [ \ ]_‘ [ S a X [ b \ c 1d X S e X [ b “ f g ‘ h Z ‘ i X j [‘ [ kJ j l dh j [ i m j e X [J Z n o‘ pi Z [ [ d e P R Q “ q X m dr h X d [ h d‘ [ ks d h t [ j e j b p ’ ’ - - M - 0 S - / “ P Q 顾正洪程远平周世宁“交通隧道火灾时车辆临界安 全距离的研究P R Q “中国矿业大学学报 ’ ’ - - M - - S - / “ V ] u t d [ b S t j [ b v wf U _Z ‘ [ S a X [ b u w ] r t X S [ X [ b “r i Z k pj [h m X i m X h ‘ e J ‘ x dk X J i ‘ [ h dn d i od d [g d t X h e d J X [i m ‘ x x X hi Z [ [ d e x X m d P R Q “R j Z m [ ‘ e j xv t X [ ‘][ X g d m J X i p j x 1X [ X [ bys d h t [ j e j b p ’ ’ - - M - - S - / “ P Q 程远平李增华“消防工程学P 1Q “徐州M中国矿业大 学出版社 ’ ’ “ P - Q 北京城建设计研究总院“ V z0 ’ , 0 / S ’ ’ 地铁设计规 范P r Q “北京M中国计划出版社 ’ ’ “ P 0 Q wTTv {T“q X m d a m j i d h i X j [X [i m ‘ x x X h i Z [ [ d e J MV d [ d m ‘ e ‘ J a d h i J‘ [ k m d J Z e i Jj xi t df ]| f {T a m j Y d h i P R Q “ s Z [ [ d e e X [ b ‘ [ k ][ k d m b m j Z [ k r a ‘ h d s d h t [ j e j b p , H H } , - M / / S } , “ P Qv w U 2 {“T h j a ‘ m X J X j [j xi t dZ J dj xx X m d j [ d ‘ [ kx X d e kj k d e Jx j mJ X Z e ‘ i X [ b‘ i m X Z J j l d S x X e e X [ b a m j h d J J d J P R Q “q X m dr ‘ x d i pR j Z m [ ‘ e , H H 0 0 M / S 0 “ 责任编辑 陈其泰 ’, 中国矿业大学学报第 0卷 万方数据