【摘 要】
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长距离重载铁路由于运载货物时高效且低廉成为现代输运最重要方式之一,货运列车载货量大且运载货物往往一般为大型可燃类原材料,这类可燃物点燃后会迅速释放大量热量,在长距离重载铁路狭长受限空间内火源会快速蔓延形成大规模隧道火灾,严重损坏隧道结构和带来巨大的经济损失。本文采用1:10缩尺寸实验平台,对进出口敞开和封闭状态下的隧道点火源的连续性火源火灾的燃烧特性开展相似模拟研究。通过在进出口敞开和封闭状态下改
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长距离重载铁路由于运载货物时高效且低廉成为现代输运最重要方式之一,货运列车载货量大且运载货物往往一般为大型可燃类原材料,这类可燃物点燃后会迅速释放大量热量,在长距离重载铁路狭长受限空间内火源会快速蔓延形成大规模隧道火灾,严重损坏隧道结构和带来巨大的经济损失。本文采用1:10缩尺寸实验平台,对进出口敞开和封闭状态下的隧道点火源的连续性火源火灾的燃烧特性开展相似模拟研究。通过在进出口敞开和封闭状态下改变油盘尺寸实验,研究了隧道火灾的发展规律。当进出口敞开时隧道火灾发展可划分为初始阶段、发展阶段、稳定阶段和衰减阶段,在各个阶段内火焰形态、质量损失速率、顶棚中心温度和顶棚下纵向温度的变化曲线都符合隧道火灾的发展规律。当进出口封闭后隧道火灾发展则可以划分为快速发展阶段和快速衰减阶段,进出口封闭后火焰倾角变大,燃料的质量损失速率呈现快速增大和快速降低变化,顶棚中心温度上升达到峰值后开始快速下降,因此在隧道火灾发展至稳定阶段前采取封堵窒息措施,灭火效果较佳;顶棚下纵向温度在火源两侧对称分布,纵向温度在距离火源越近的顶棚位置处衰减速度越快。通过在进出口敞开和封闭状态下改变火源间距实验,进行重载铁路隧道双火源火灾燃烧特性研究,分析辐射热反馈和空气卷吸对火灾发展的耦合作用。当S/D为0.5时,辐射热反馈较强,空气卷吸受限,使得火焰竖向融合程度高和火焰高度最大,顶棚下纵向温度最低;当S/D为1附近时,辐射热反馈和空气卷吸相互竞争,使得火焰存在明显的倾角但火焰未融合,隧道内平均顶棚下纵向温度最高;S/D为2时,火源间距较大热辐射反馈减弱,使得火焰垂直向上互不影响,顶棚下纵向温度偏低。进出口关闭后火焰由稳态转变为细长态,出现剧烈抖动后发生熄灭,顶棚中心温度则在较短时间内上升至非稳态峰值后开始不断降低,顶棚中心温度下降速度由快到慢,这一过程中,两个火源正上方的顶棚位置取代了原顶棚中心位置成为隧道顶棚下温度最高点,近火场的顶棚下纵向温度衰减幅度巨大,远火场的顶棚下纵向温度则基本不受影响。通过在进出口敞开和封闭状态下改变油盘尺寸实验,分析了隧道火源间的相互作用。当进出口敞开时,油盘1的火焰倾角随会火源燃烧而逐渐增大,油盘1不变、油盘2变大时,油盘2会促进油盘1的燃烧,但促进作用达到上限后不再增强,具体表现为:不同顶棚位置顶棚温度的峰值时间均发生提前,且提前时间相似,近火场的纵向温度衰减剧烈,但远火场纵向温度不受影响;油盘2不变、油盘1变大时,油盘1对油盘2抑制作用会增强,具体表现为:顶棚温度曲线达到峰值所需时间整体缩短,且远火场顶棚温度达到峰值所需时间更短,近火场的纵向温度衰减剧烈,远火场的纵向温度出现轻微上升。当进出口封闭后火焰倾角变小,油盘的质量损失速率呈指数上升达到峰值后开始快速下降,顶棚中心温度会继续升高达到准稳定峰值后迅速降低,远火源端顶棚下纵向温度所受影响较小,所有工况的纵向温度分布均服从指数分布。图[44]表[7]参[82]
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