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第1章 绪论1

1.1 隧道的类型1

1.2 隧道通风换气的必要性6

1.3 隧道火灾的危害与特殊性7

1.4 隧道火灾排烟主要设计标准及面临的新挑战9

1.4.1 常用设计标准简介9

1.4.2 面临的新挑战与新问题11

1.5 本书章节安排12

本章参考文献14

第2章 隧道通风与火灾排烟中的基本概念19

2.1 通风与排烟方式19

2.1.1 机械通风19

2.1.2 纵向排烟21

2.1.3 利用横向通风系统排烟23

2.1.4 集中排烟23

2.1.5 自然排烟23

2.1.6 组合式排烟24

2.2 日常运营通风需风量24

2.3 烟气生成量24

2.3.1 无强迫气流作用的羽流卷吸24

2.3.2 水平强迫气流作用下的羽流卷吸25

2.3.3 烟气层界面的卷吸26

2.4 排烟量28

2.5 通风排烟动力28

2.5.1 热压28

2.5.2 交通风29

2.5.3 机械通风与排烟设备29

2.6 隧道烟气层高度30

2.7 气流阻力31

2.8 排烟效率与排热效率34

本章参考文献35

第3章 隧道通风排烟的实验与数值模拟方法37

3.1 实验方法37

3.1.1 模型实验37

3.1.2 全尺寸实验40

3.1.3 结合图像处理的盐水实验43

3.2 数值模拟方法46

3.2.1 场模拟46

3.2.2 网络模拟52

3.2.3 场—网复合模拟55

本章参考文献58

第4章 隧道火灾烟气蔓延与层化特性62

4.1 隧道火灾烟气的发展阶段62

4.2 隧道烟气顶棚射流蔓延速度62

4.2.1 预测模型62

4.2.2 实验设置64

4.2.3 实验结果66

4.3 强迫气流作用下火灾烟气水平输运特性70

4.3.1 实验设置70

4.3.2 烟气的水平流速71

4.3.3 烟气水平流动速度随排烟速率的变化71

4.4 强迫气流作用下火灾烟气竖向分层特性73

4.4.1 浮力与惯性力无量纲化74

4.4.2 实验设置74

4.4.3 烟气流场形态76

4.4.4 速度剪切强度77

4.4.5 温度分层特性77

4.4.6 流场形态与Fr和Ri的关系82

本章参考文献84

第5章 隧道火灾毒性气体生成与输运特性85

5.1 隧道火灾的毒性气体生成量85

5.2 火灾早期顶棚射流中CO传播特性88

5.2.1 实验设置88

5.2.2 实验结果89

5.3 CO水平输运的动态特性90

5.3.1 理论预测模型90

5.3.2 实验设置92

5.3.3 CO浓度随时间变化曲线93

5.3.4 不同纵向位置CO浓度增长函数95

5.4 CO体积浓度纵向分布特性98

5.4.1 实验设置98

5.4.2 实验结果99

5.5 CO体积浓度竖向分布特性100

5.5.1 理论分析100

5.5.2 实验设置104

5.5.3 无纵向强迫气流作用时CO浓度与温升的竖向分布特性105

5.5.4 纵向强迫气流作用下CO浓度与温升的竖向分布特性105

5.5.5 壁面换热的影响107

本章参考文献109

第6章 隧道自然通风与自然排烟理论111

6.1 倾斜隧道的自然排烟111

6.1.1 自然排烟临界风速形成条件的理论分析111

6.1.2 盐水实验115

6.2 隧道通风竖井的作用120

6.3 竖井自然通风量121

6.4 火灾工况下竖井自然排烟量123

6.4.1 竖井下方无吸穿时的自然排烟量123

6.4.2 竖井尺寸与自然排烟速度优化124

6.5 纵向通风与多竖井组合排烟的简化分析125

6.5.1 流动模式分析125

6.5.2 理论分析结果126

6.6 纵向通风与多竖井组合排烟的数值模拟129

6.6.1 模拟设置129

6.6.2 模拟结果130

6.7 纵向通风与自然排烟组合模式的设计方法135

6.7.1 设计计算公式136

6.7.2 数值模拟验证140

本章参考文献145

第7章 水下隧道通风排烟方式分析与集中排烟优化147

7.1 水下隧道的施工方式与结构形式147

7.1.1 钻爆法147

7.1.2 盾构法147

7.1.3 沉管法148

7.2 水下隧道的通风与防排烟方式148

7.3 顶部集中排烟效率150

7.3.1 实验设置152

7.3.2 实验结果153

7.4 沉管隧道侧壁集中排烟全尺寸实验154

7.4.1 实验设置154

7.4.2 排烟强迫气流作用下的火源功率157

7.4.3 烟气控制效果与排热效率159

7.5 沉管隧道排烟口优化163

7.5.1 模拟设置163

7.5.2 排热效率167

7.5.3 排烟口设置的正交优化168

本章参考文献172

第8章 城市交通环廊隧道火灾排烟模式与实验研究175

8.1 城市交通环廊隧道排烟模式及技术要点175

8.1.1 横向排烟技术要点176

8.1.2 纵向排烟技术要点177

8.2 城市交通环廊隧道纵向排烟与横向排烟效果178

8.2.1 实验设置178

8.2.2 纵向排烟实验结果182

8.2.3 横向排烟实验结果186

8.2.4 纵向与横向排烟的利弊分析189

8.3 城市环廊隧道集中排烟全尺寸实验189

8.3.1 隧道概况189

8.3.2 防排烟模式192

8.3.3 实验设置194

8.3.4 烟气蔓延范围196

8.3.5 纵向气流速度199

8.3.6 烟气层厚度202

8.3.7 烟气温度纵向分布与最高温升205

本章参考文献209

第9章 城市交通环廊隧道通风排烟设计方法211

9.1 城市交通环廊隧道抽象结构与排烟路径规划211

9.2 环状通风网络向枝状通风网络的转变213

9.3 城市交通环廊隧道纵向排烟系统设计方法215

9.3.1 全射流风机纵向排烟系统设计方法215

9.3.2 射流风机诱导通风与集中排烟组合系统的设计方法217

9.4 设计预期值与CFD模拟的对比220

9.4.1 设计案例及预期结果220

9.4.2 模拟设置221

9.4.3 模拟结果222

本章参考文献223