长大公路隧道的火灾,尽管发生的频率很小,但其造成的影响及损害程度是巨大的。基于长大公路隧道在火灾安全体系研究方面的迫切需要,本文以长大公路隧道为研究对象,采用CFD方法对长大公路隧道发生火灾时烟流性态的发展过程进行了三维瞬态数值模拟研究。论文介绍了隧道火灾模拟的数学模型,以有限体积法为基础,对该模型的控制微分方程进行了离散化处理,采用SIMPLE算法进行求解。根据数值模拟计算结果,首先验证了本文所建火灾模型的合理性,随后对隧道内温度场、速度场和烟流浓度场的发展规律进行了分析,建议根据火灾释热率变化特征,在火灾发展不同时段改变纵向通风速度。隧道火灾时会出现显著的水跃现象,通过分析隧道的纵断面、水平断面和横断面温度场分布情况可以全面了解这一现象的特点。论文提出了水跃区长度的概念,增大通风速度会增大水跃区长度和减弱水跃现象,释热率的增加一定程度上会减小水跃区长度。本文还介绍了坡度变化对隧道火灾逆流长度和火灾下游烟流传播的影响,以及不同坡度隧道内烟流浓度场和温度场的分布情况,当隧道具有一定坡度时,建议将洞内纵向通风设置为上坡方向流动。研究结果表明,本文采用的隧道火灾三维场模型较好的模拟了不同工况下烟流性态的发展过程,对以后进一步开展隧道火灾与通风方面的研究具有重要的参考价值。