公路隧道流场及火灾烟层演化

公路隧道特殊的结构形式以及复杂的气流条件，为消防安全带来了一系列突出的问题。隧道火灾虽然是小概率事件，但其一旦发生且得不到有效控制的话，将带来灾难性的损失。针对公路隧道火灾，世界各国学者利用理论分析、全尺寸实验、模型实验以及数值计算等手段相继进行了一系列的研究。但绝大部分的研究都忽视了火灾初期运行车辆对上层烟气的影响。这样的假设固然可以简化研究，但实际情况并非如此。在火灾发生初期，隧道内车辆的继续行驶是必然的。而运动车辆对隧道上层的气流有着强烈的卷吸作用。所以，在研究公路隧道火灾烟气的流动特性时，完全忽略车辆的运动，是不符合实际的。 本书开展了公路隧道火灾初期无组织逃生行为调研，论证了在公路隧道火灾初期，隧道内车辆继续行驶的必然性。并在此基础上开展了运行车辆影响下的公路隧道火灾烟气模型实验相似理论研究，建立了模型实验平台，进行了公路隧道内流场分布、压力波分布、烟气输运规律、烟气分层结构稳定性等方面的研究工作。讨论了烟气在浮力效应和重力效应耦合作用下的分层流动结构、热力结构，并给出了烟层结构的稳定性判据和烟层特性。项目研究成果可以为公路隧道排烟系统设计和火灾时人员的疏散和救援组织提供基础实验数据和理论支持，具有重要的理论意义和工程应用价值。 目前，我国未有该方向的学术书籍。

插图索引 表格索引 符号列表 第1章 公路隧道火灾烟气研究基本概述 1.1 公路隧道火灾的特殊性 1.2 公路隧道火灾发展与烟气蔓延 1.3 现有研究的不足与缺陷 1.4 本章小结 第2章 公路隧道火灾初期无组织逃生行为 2.1 调查目的 2.2 数据来源和样本概况 2.2.1 调查方法及数据来源 2.2.2 问卷及样本概况 2.3 调查结果分析 2.3.1 不同火灾位置下的逃生行为差异 2.3.2 不同火势下的逃生行为差异 2.4 本章小结 第3章 公路隧道流场及火灾实验相似准则 3.1 带有间歇性垂直脉动的纵向流动相似 3.1.1 公路隧道流场模型实验相似特征数 3.1.2 公路隧道流场模型实验相似条件 3.2 热浮力和惯性力耦合下的烟气流动和热力相似 3.2.1 烟气流动控制方程的简化 3.2.2 流动微分控制方程的无量纲处理 3.3 隧道火灾模型实验相似比例尺的确定 3.3.1 相似比例关系的确定 3.3.2 本实验相似比例尺的确定 3.4 本章小结 第4章 公路隧道火灾实验平台及可视化方案 4.1 公路隧道火灾实验平台的结构设计参数 4.1.1 环形公路隧道火灾实验平台 4.1.2 机械传动实验平台 4.2 公路隧道流场可视化方案的选择及论证 4.2.1 可视化方案的选择 4.2.2 可视化方案的科学性论证 4.3 本章小结 第5章 公路隧道内的能量演化及流场发展 5.1 公路隧道流场的能量演化 5.1.1 湍流剪切流中的能量传递和能量耗散机理 5.1.2 公路隧道流场能量平衡方程的分项表达 5.1.3 公路隧道流场能量演化与分布 5.2 公路隧道流场发展与流速分布 5.2.1 公路隧道流场简化及稳态模型 5.2.2 公路隧道稳态流速分布特性 5.2.3 公路隧道流场剪切应力分布特性 5.2.4 公路隧道流场演化模型 5.2.5 公路隧道流场发展与分布 5.3 本章小结 第6章 公路隧道内的压力波及运行车辆外部绕流 6.1 公路隧道内部压力波分布