تعیین سرعت بحرانی درون تونل البرز حین آتش سوزی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 نویسنده مسئول و دانشجوی دکتری استخراج معدن،دانشکده مهندسی معدن و متالورژی دانشگاه صنعتی امیر کبیر

2 استادیار، دانشکده معدن و متالورژی دانشگاه صنعتی امیر کبیر؛

چکیده

دود و گازهای سمی خارج شده از آتش­سوزی درون تونل، برای سلامتی کاربران تونل بسیار مضر است. بنابراین برای خروج افراد و وسائط نقلیه و جلوگیری از گسترش این مواد در بالادست محل آتش­سوزی، تامین هوای تازه اهمیت زیادی دارد. سرعت بحرانی جریان هوا، مهمترین فاکتور موثر برای طراحی سامانه ایمنی درون تونل و جلوگیری از گسترش دود در جلوی محل آتش سوزی در امتداد جهت جریان می­باشد. برای برآورد این سرعت، تونل البرز واقع در آزادراه تهران- شمال، حین آتش­سوزی با انرژی حرارتی آزادشده برابر100 مگاوات به مدت960 ثانیه به کمک یک مدل عددی سه بعدی با نرم افزارFDS  شبیه سازی شده است. مدل سه بعدی تونل به طول 500 متر، و روند آتش سوزی بر اساس آهنگ گرمای آزاد شده متناسب با زمان احتراق هپتان شبیه سازی شده است . شبیه سازی جریان مغشوش واحتراق به ترتیب براساس معادلات لس (LES)و معادلات شکست ادی (EDDY). مدل سه بعدی با شبکه بندی متشکل از سلول های مربعی با اندازه 50 سانتی متر انجام شد .در این تحقیق نتایج شبیه سازی، باروابط تجربی مقایسه شدند . بر اساس نتایج مدل عددی برای آتش سوزی با اندازه 100مگاوات، سرعت بحرانی5/3متر در ثانیه پیش بینی شده که همخوانی مناسبی با رابطه ارائه شده توسط اوکا و اتکینسون دارد و به عنوان سرعت بحرانی برای کنترل دود در بالادست آتش سوزی با اندازه 100 مگاوات پیشنهاد می­شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Determining Critical Wind Velocity During Fire Accident in Alborz Tunnel

نویسندگان [English]

  • B. Niknam 1
  • H. madani 2
  • Hoseyn Salarirad 2
چکیده [English]

Smoke and toxic gases created by fire accidents in tunnel are very harmful for tunnel users health and safety .So fresh air supply for fire smoke control in the fire upstream, is important .Thus, the critical velocity is a most important factor for this .In order to determine the critical velocity during fire in the Alborz tunnel  3dimensional model of the tunnel and fire was created by FDS software .Fire with 100 mw size for 960second in model with 500m length was simulated. Fire and Smoke was modeled  by HRR and heptanes’ combustions. Unsteady flow and combustions was simulated by LES and Eddy break up model. Model was meshed by 50 cm cell. Finally, simulation result was validated by experimental equation .simulation predicted value for critical velocity is 3.5 m/s which have good agreement with Oka and Atkinson experimental equation so we propose 3.5 m/s as critical velocity for fire with 100 mw in Alborz Tunnel .

کلیدواژه‌ها [English]

  • Critical Velocity
  • Fire
  • numerical simulation
  • FDS Software
  • Alborz Tunnel
[1]
نیکنام، بهزاد؛ طراحی سیستم تهویه تونل البرز(آزاد راه تهران شمال)؛ ص. 1-130؛پایان نامه کارشناسی ارشد دانشگاه صنعتی امیر کبیر؛تهران؛ 1388.
[2]
Vuilleumier F.; Weatherill A.; Crausaz B.;“Safety aspects of railway androad tunnel: example of the Lotschberg  railway tunnel and Mont-Blancroad tunnel”, Tunnelling and Underground Space Technology.
[3]
Hu L.H.; Huo R.; Chow W.K.;” Studies on buoyancy-driven back-layering flow in tunnel fires”, Experimental Thermal and Fluid Science , pp1468–1483,2008.
[4]
Jojo S.M. Li; Chow W.K.; “Numerical studies on performance evaluation of tunnel ventilation safety systems”, Tunnelling and Underground Space Technology, pp 435–452,2003.577–586,2004.
[5]
Kurioka H.; Oka Y.; Satoh H.; Sugawa O.;”Fire Properties in near field of square fire source with longitudinal ventilation in tunnels” Fire Safety Journal, pp 319–340,2003.
[6]
Danziger N.H.; Kennedy W.D.;“Longitudinal ventilation analysis for the Glen wood canyon tunnels” Proceedings of the Fourth International Symposium Aerodynamics and Ventilation of Vehicle Tunnels, pp 169–186,1982.
[7]
Oka Y.; Atkinson G.T.;” Control of smoke flow in tunnel fires”, Fire Safety Journal,PP 305-332,1995.
[8]
Saito N.; "Experimental Study on Fire Behavior in a Wind Tunnel with a Reduced Scale Model", Second International Conference on Safety in Road and Rail Tunnels, pp  303-310,1995.
[9]
EUREKA-Project EU  Firetun.;” Fires in Transport Tunnels:Report on Full-Scale Tests”  Du¨ sseldorf, pp 75–100,1995.
[10]
Brinckerhoff.; "Memorial Tunnel Fire Ventilation Test Program", Comprehensive Test Report. Massachusetts Highway Department, pp1–90,1995.
[11]
Jojo S.M.; Chow H.;“Large eddy simulations for studying tunnel smoke ventilation” Tunnelling  and Underground Space Technology, pp225-235,2004.
[12]
Hu L.h.; “On the maximum smoke temperature under the ceiling in tunnel fires” Tunnelling and Underground Space Technology, pp45-54,2005.
[13]
Gao P.Z.; Liu S.L.; Chow W.K.; Fong N.K.;"Large eddy simulations for studying tunnel smoke ventilation" Tunnelling and Underground Space Technology, pp.
[14]
Lonnermark A.;”on the characteristic of fires in tunnels." Phd thesis lund institute of technology, pp 1-122,2005.
[15]
Wang H.Y.;"Prediction of soot and carbonmon oxide production in a ventilated tunnel fire by using acomputer simulation" Fire Safety Journal, pp 394-406,2009.
[16]
Lin C.; Chuah Y.k.;"A study on long tunnel smoke extraction strategies by numerical simulation".Tunnelling and Underground Space Technology, pp 522–530,2008 .
[17]
Wang Y.; Zhu D.;" Full-scale experiment research and theoretical study for fires in tunnels with roof openings"Fire Safety Journal , pp 339-348,2009.235,2004.
[18]
Li Y. ; Lei B. ; Ingason H. ;" The maximum temperature of buoyancy-driven smoke flow beneath the ceiling in tunnel fires. Fire Safety Journal , pp 204-210,2011.
]19[
Li Y. ; Lei B. ; Ingason H. ;" The maximum temperature of buoyancy-driven smoke flow beneath the ceiling in tunnel fires. Fire Safety Journal , pp 204-210,2011.