近年来随着经济和交通事业的迅猛发展,隧道在公路和铁路运输中的发挥着越来越重要的作用。然而,在隧道数量、长度增加的同时,隧道火灾也时刻威胁着人民的生命财产安全。尽管前人对于隧道火灾做了大量的研究,但其中大多数经典理论是基于弱羽流驱动火焰条件(即火焰未撞击到隧道顶棚)建立的,而对于强羽流驱动火焰(即火焰直接撞击顶棚时)的温度分布特性和顶棚下火焰扩展现象的研究很少。然而真实火灾中,绝大多数的火灾功率较大,以强羽流驱动火焰为主。本文以弗劳德准则为基础,通过一系列缩尺寸隧道火灾实验并收集温度、火焰长度等数据。实验中考虑到的影响因素有:火源热释放速率、顶棚—火源间距、纵向通风风速,主要研究了隧道火灾中顶棚下的温度分布规律和火焰扩展现象。主要的研究成果如下:强羽流驱动顶棚射流的温度分布规律(1)当不设置纵向通风系统时,火源热释放速率和顶棚—火源间距对顶棚下温度分布规律的影响很小,但对火源上方高温区域范围的影响较大。当纵向风速逐渐增大时,顶棚下的最高温度有所下降,与此同时,火源上方高温区域的位置也向下游偏移。(2)提出了纵向通风降低实际作用热释放速率的假设,通过理论分析和数据拟合得到了用于预测最高温度的数学模型。强羽流驱动顶棚射流的顶棚下火焰扩展长度规律(1)隧道内纵向通风风速为0m/s时,火源上方两侧的火焰扩展现象保持对称,同时顶棚下火焰扩展长度随着热释放速率的增大和顶棚—火源间距的减小而逐渐增大;当风速逐渐增大时,火源上游的火焰扩展长度迅速减小,而火源下游的火焰扩展长度变化很小,因此总火焰扩展长度也逐渐减小。(2)基于上述假设和数据拟合,得到了用于预测纵向通风作用下顶棚下火焰扩展长度的数学模型,并通过圆柱火焰形状假设和椭圆火焰形状假设对其进行了验证。