基于空气幕与排烟系统的隧道火灾烟气控制研究*

陈祉颖，牛国庆，王舒梦，郭宸玮

(河南理工大学 安全科学与工程学院，河南 焦作 454000)

0 引言

盾构隧道因不影响地面交通及河道航运，成为现代交通系统的重要组成部分。由于隧道封闭段狭长，一旦发生火灾将导致极具破坏性的后果，其中烟雾和有毒气体是火灾中最致命的因素，占火灾伤亡人数的85%[1-2]。发生隧道火灾时，隧道通风系统主要采用纵向、横向或半横向通风方式进行排烟[3]。虽然纵向通风由于易操作和成本低一直应用广泛，但其会引起下游烟气浓度增加且不利于人员疏散；与纵向通风模式不同，半横向通风系统虽需要构造竖井和烟道，但可以有效消除并减少隧道顶棚附近高温烟气的扩散，且烟道的空气流基本不会干扰烟层。通常为解决火灾排烟问题盾构隧道会预设排烟风道，因此，本文在半横向排烟的基础上增设空气幕系统，空气幕可在允许车辆移动的同时限制烟气流动，使1个或多个隧道段能够从空气动力学角度与外部和彼此隔离[4]，从而做到更安全地疏散。

在烟气运动的预防和控制中，空气幕在阻止通过无物理屏障的开口进行质量和热传递方面起着较大的作用[5]。为找出设计参数和条件对提高防烟效果的贡献，有必要对气幕阻烟性能进行分析。Jung等[6]对隧道空气幕阻烟性能进行研究得出，气幕射流角度为0°不能阻挡不利气流，角度20°可有效阻隔烟气；Luo等[7]通过缩尺实验和FDS数值模拟研究空气幕对高层建筑火灾烟气的抑制效果，结果表明空气幕的挡烟效果优于挡烟垂壁；……