车厢火灾烟气运移规律的模拟研究

来源 :河南理工大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:ycx20080907
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在科技快速发展的今天,高速列车已经成为现代化最重要的交通工具之一。它不仅运行速度快、容客量大而且还具有舒适性好、输送能力大等众多优点。近年来,国内外列车火灾事故频发,列车车厢属于狭长受限空间,极易造成群死群伤,威胁人民生命财产安全。据统计,烟气造成的死亡人数占火灾中总死亡人数的比例高达85%。因此,对高速列车车厢火灾烟气运移规律尤其是防排烟措施的研究,对于现实列车安全运行、车厢火灾防治及人员的安全逃生具有重要意义。本文以CRH2A型高速列车为研究对象,结合燃烧学和计算流体动力学基本理论,运用Pyrosim数值模拟软件,在前人对列车火灾研究的基础上,对静止列车在不同火灾场景下车厢内火灾烟气的运移特征进行研究。按照车厢内火源功率、车门状况及火源位置的不同,分别设定7种工况,模拟分析各工况下车厢内热特性和烟气特性的变化规律。结果表明:(1)随着火源功率的增大,车厢内热释放速率HRR、烟气温度和CO浓度均呈上升趋势;(2)车门状态对烟流分布影响很大,车门开启时为燃料控制燃烧,HRR、火源热释放速率均高于车门关闭时,烟气运动速度逐渐增大;车门关闭时为通风控制燃烧,火源随着燃烧过程中氧气的不足而熄灭,车门关闭时火源功率对HRR、火源热释放速率几乎没有影响,烟气运动速度先增大后减小;(3)当火源位于车厢中部座椅时,烟气浓度和温度关于火源基本呈对称分布,随着与火源距离的增加而降低;当火源位于车厢一端时,烟气浓度和温度随与火源距离的增加而降低,且最大值在火源正上方偏离车门的一侧;(4)车厢内压力分层分布,其上部空间压力为正值,下部空间压力为负值,自下而上逐渐增大。按照车厢内无排烟系统、单独开启机械排烟、机械排烟与空气幕耦合三种防排烟方式,分别设定8种工况,对比分析各工况下静止车厢内热特性和烟气特性的变化规律。结果表明:(1)当V=0.87m~3/s、2m~3/s时最终烟气平均温度相比于V=0m~3/s分别下降46.4%、58.2%;(2)当V=0.25m~3/s、0.87m~3/s、2m~3/s时能见度达到临界值的时间相比于V=0m~3/s分别延长30%、54%、98%;(3)在本文设定工况下,当排烟量V=2m~3/s时,空气幕出口速度对烟气温度和能见度的影响不明显,但是挡烟效果随着出口速度的增加越来越好;(4)机械排烟系统在一定程度上能大大降低烟气温度和浓度,空气幕能阻挡烟气蔓延,但车厢内能见度减弱;二者耦合作用下,空气幕的挡烟作用不妨碍机械排烟系统的排烟效果,成为防排烟技术手段的选择。
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