بررسی عددی تاثیر مکان قرارگیری دمنده بر بیشینه دما و گسترش جریان دود در آتش سوزی داخل تونل ها

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه خیام، مشهد، ایران

2 مکانیک، دانشکده مهندسی؛ دانشگاه خیام

چکیده

طراحی یک سیستم تهویه اضطراری کارآمد یکی از راهکارهای اصلی مقابله با پدیده خطرناک آتش‌سوزی در تونل است. یکی از مهمترین پارامترها در مبحث کنترل دود، سرعت بحرانی تهویه می‌باشد. در کار حاضر پارامتری به نام دبی حجمی بحرانی معرفی می‌شود که بیانگر حداقل دبی حجمی می‌باشد که از برگشت دود به بالادست آتش جلوگیری می‌کند. در این تحقیق با استفاده از نرم افزار اف دی اس آتش‌سوزی داخل تونل شبیه‌سازی شده و بررسی تأثیر مکان قرارگیری دمنده بر بیشینه دما، گسترش جریان دود و دبی حجمی بحرانی در آتش‌سوزی داخل تونل‌ها مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهد که مکان قرارگیری دمنده تأثیر چشم‌گیری روی سرعت بحرانی و دبی حجمی بحرانی دارد. دبی حجمی بحرانی با قرارگرفتن سیستم دمنده در نیمه بالایی سطح مقطع نسبت به شرایطی که در کل مقطع تونل جریان یکنواخت ایجاد می‌کند، در نرخ‌های مختلف رهایش حرارت، حداقل 11 درصد کمتر است. همچنین به منظور بررسی دقیق‌تر، با ایجاد شرایط متنوع در سیستم دمنده، اثر ارتفاع منبع آتش نیز بر روی دبی حجمی بحرانی تحقیق شده است. نتایج نشان می‌دهد که افزایش ارتفاع منبع آتش تأثیر چندانی بر روی دبی حجمی بحرانی و سرعت بحرانی نخواهد داشت. در بررسی فاصله طولی سیستم دمنده از منبع آتش نیز در شرایطی که برگشت جریان دود وجود دارد، نتایج نشان می‌دهد نزدیک شدن سیستم دمنده به منبع آتش منجر به کاهش طول جریان برگشتی دود و افزایش بیشینه دما خواهد شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Numerical Study on the Effect of Blower Location on the Maximum Temperature and Spread of Smoke In Case Of Fire inside Tunnels

نویسندگان [English]

  • Seyyed Omid Haghani 1
  • Ebrahim Barati 2
1 Department of Mechanical Engineering, khayyam university, mashhad, Iran
2 Mechanical engineering, Khayyam university
چکیده [English]

Designing an efficient emergency ventilation system is one of the main approaches to prevent the perilous fire in tunnel phenomenon. One of the most considerable factors in smoke control is critical velocity. In the present work, a parameter is called a critical volume flux, which indicates    at least a volumetric flow that prevents smoke from flowing upstream of the fire. In this study, fire in tunnel is simulated using fire dynamics simulator code and the effect of blower location on maximum temperature, spread of smoke and critical volume flux of fire in the tunnel have been investigated. The results show that the blower location has a significant effect on critical velocity and volumetric flux and it can reduce critical volumetric flux by at least 11 percent. Also, considering different conditions in the blower system, the effect of fire source height has been investigated. The results also show that increasing the fire source’s height does not have a significant effect on volumetric flux and critical velocity. The results show that the approach of the blower to the fire would reduce the smoke back- layering length and increase the maximum temperature.

کلیدواژه‌ها [English]

  • blower location
  • Fire
  • critical volume flux
  • maximum temperature
[1]  Y. ASHRAE Handbook 2007 - HVAC Applications (SI). chapter 13 (Enclosed Vehicular Facilities)
[2]  Y. Wu, M.A. Bakar, Control of smoke flow in tunnel fires using longitudinal ventilation systems–a study of the critical velocity, Fire Safety Journal, 35(4) (2000) 363-390.
[3]  L. Hu, R. Huo, W. Peng, W. Chow, R. Yang, On the maximum smoke temperature under the ceiling in tunnel fires, Tunnelling and Underground Space Technology, 21(6) (2006) 650-655.
[4]  L. Hu, R. Huo, W. Chow, Studies on buoyancy- driven back-layering flow in tunnel fires, Experimental Thermal and Fluid Science, 32(8) (2008) 1468-1483.
[5]  J.S. Roh, S.S. Yang, H.S. Ryou, M.O. Yoon, Y.T. Jeong, An experimental study on the effect of ventilation velocity on burning rate in tunnel fires— heptane pool fire case, Building and Environment, 43(7) (2008) 1225-1231.
[6]  W. Chow, K. Wong, W. Chung, Longitudinal ventilation for smoke control in a tilted tunnel by scale modeling, Tunnelling and Underground Space Technology, 25(2) (2010) 122-128.
[7]  B. Niknam, H. madani, H. Salarirad, Determining Critical Wind Velocity During Fire Accident in Alborz Tunnel, Amirkabir Journal of Mechanical Engineering, 44(1) (2012) 47-55(In Persian).
[8]  H. Bozorgasareh, A. Kazemipour, H. Afshin, B. Farhanieh, Numerical Investigation of Fire Spread from a Fire Source to a Near Body in a Tunnel, Modares Mechanical Engineering, 15(10) (2015) 1-11(In Persian).
[9]  M. Mounesan, M.R. Talaee, H. molatefi, Investigation of effective parameters on critical ventilation velocity in underground tunnels, Amirkabir Journal of Mechanical Engineering, 48(1) (2016) 41-54 (In Persian).
[10]  T. Zhou, J. Liu, Q. Chen, X. Chen, J. Wang, Characteristics of smoke movement with forced ventilation by movable fan in a tunnel fire, Tunnelling and Underground Space Technology, 64 (2017) 95-102.
[11]   Z. Tang, Y. Liu, J. Yuan, Z. Fang, Study of the critical velocity in tunnels with longitudinal ventilation and spray systems, Fire Safety Journal,  90 (2017) 139-147.
[12]   G. Heidarinejad, R. Vasheghani Farahani, Numerical Simulation of Fire in Tunnel with Ventilation and Suppression Systems, Modares Mechanical Engineering, 18(8) (2018) 209-220(In Persian).
[13]   J. Floyd, G. Forney, S. Hostikka, T. Korhonen, R. McDermott, and K. B. McGrattan, Fire Dynamics Simulator Technical Reference Guide vol. Volume 1: Mathematical Model, NIST special publication, 1018, (2012).
[14]  Y.Z. Li, B. Lei, H. Ingason, Study of critical velocity and backlayering length in longitudinally ventilated tunnel fires, Fire safety journal, 45(6-8) (2010) 361-370.
[15] K. McGrattan, S. Hostikka, J. Floyd, H. Baum, R. Rehm, W. Mell, R. McDermott, Fire dynamics simulator technical reference guide, National  Institute of standards and technology, (2010).