随着隧道数量和隧道长度以及公路交通密度的日益增长,公路隧道内火灾事故发生率以及危害不断扩大,大量数据表明,公路隧道在运营阶段频发的火灾造成了巨大的社会影响和经济损失。基于隧道在火灾安全体系研究方面的迫切需要,就隧道火灾问题进行相关应用基础研究,对预防和扑救隧道火灾、减少火灾损失、保障人员生命安全、保证隧道的安全运营、从而为隧道提供安全舒适的运营环境意义重大,并成为火灾研究人员越来越关心的课题。文章在总结和吸取前人研究成果的基础上,依据相似性理论设计小尺寸模型实验,选取合适的计算流体动力学(CFD)模型进行模拟,结合两种方法,对普通隧道内发生火灾时,顶棚设有烟道的隧道内发生火灾时,隧道火灾中火源处于移动状态时的烟气和温度分布进行研究。首先,通过小尺寸模型实验,对无坡度的普通隧道内发生火灾的情景进行实验研究。分析了在自然通风工况和不同机械通风风速下,隧道拱顶下方的烟气温度沿隧道纵向的分布规律。实验结果显示火源点处温度最高,且离火源点越远温度越低;机械通风使烟气向火区下游扩散;机械通风速度应大于临界通风速度才有利于降低隧道内的温度。其次,采FDS软件,以Navier-Stokes方程为基础,引入浮力修正的k-ε湍流模型、湍流燃烧模型、辐射换热模型,建立了适用于描述隧道内烟气温度分布和气流流动的计算流体动力学模型,实现了对顶棚设有烟道的隧道内火灾发生时的温度场的数值模拟分析。并通过与常规隧道比较,探讨该种设烟道的隧道结构对于预防火灾以及减缓火灾蔓延的作用。实验结果显示,设有烟道的隧道更有利于烟气的排出,降低隧道内的温度和CO的浓度。最后,通过FDS模拟跟小尺寸模型实验相结合的方法,对火源移动状况下的隧道火灾进行研究,发现火源的移动会使烟气主要向火源点上游扩散,并使火焰向后偏移从而使拱顶下方温度降低。