بررسی پارامترهای موثر بر سرعت بحرانی تهویه در تونل‌های مترو

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی را هآهن، دانشگاه علم و صنعت ایران

2 استادیار، دانشکده مهندسی را هآهن، دانشگاه علم و صنعت ایران

چکیده

با توجه به اهمیت ایمنی تونل‌های زیرزمینی و سلامتی مسافرین، تحلیل و شبیه‌سازی آتش‌سوزی در تونل برای طراحی یک سیستم تهویه مناسب و کارآمد و مقابله با خطرات و کاهش آسیب‌های ناشی از آتش‌سوزی لازم و ضروری است. سیستم تهویه طولی به طور گسترده در تهویه تونل استفاده می‌شود و یکی از مهم‌ترین پارامترها برای ایمنی تونل در هنگام آتش‌سوزی در این نوع سیستم ، سرعت بحرانی تهویه است. سرعت بحرانی تهویه، حداقل سرعت جریان طولی هوا است که مانع از برگشت دود ناشی از آتش‌سوزی به سمت بالادست جریان می‌شود. اگر سرعت تهویه کمتر از سرعت بحرانی باشد، دود و اثرات ناشی از آتش‌سوزی در بالادست جریان پخش‌شده و مشکلاتی از جمله عدم دید مناسب و کمبود اکسیژن برای مسافران به وجود می‌آید. در سرعت جریان هوای برابر با سرعت بحرانی تهویه، دود و گرما به پایین‌دست تونل حرکت می‌کند و بدین ترتیب هوای تازه و یک مسیر امن برای فرار مسافران فراهم می‌شود. هدف از این مطالعه بررسی سرعت بحرانی تهویه و پارامترهای تأثیرگذار بر روی آن است. در این مقاله از کد FDS که یک شبیه‌ساز دینامیک سیالات محاسباتی است برای مطالعه سرعت بحرانی استفاده شده است. سپس اثر شکل منبع آتش، وجود وسیله نقلیه مانند قطار درون تونل، شکل هندسی تونل و شیب تونل بر روی سرعت بحرانی تهویه مورد بررسی قرار گرفت

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Investigation of effective parameters on critical ventilation velocity in underground tunnels

نویسندگان [English]

  • Masoud Mounesan 1
  • Mohammad Reza Talaee 2
  • Habibollah molatefi 2
چکیده [English]

Due to the importance of safety in underground tunnels and the health of passengers in emergency modes, analysis and simulation of fires in tunnels and design an appropriate and efficient ventilation system to reduce damages from fire hazards is necessary. Longitudinal ventilation system is widely used in tunnel ventilation. The critical ventilation velocity in longitudinal system is the amount of airflow necessary to prevent backlayering of smoke and heat to upstream of fire region. The lower air velocity leads to influence of smoke and heat of fire to the fire upstream, and resulting in reduction of visibility and fresh air in the tunnel. In critical velocity, smoke and heat moves to the downstream of the tunnel providing fresh air and a safe passage for passengers to escape. The aim of this research is to investigate the critical ventilation velocity and effective parameters on it. CFD simulation were performed in this paper to study the critical ventilation velocity by using the code FDS. The effect of fire source shape, vehicle such as a train inside the tunnel, tunnel geometry and slope on the critical ventilation velocity were investigated

کلیدواژه‌ها [English]

  • Tunnel Ventilation
  • Critical Velocity
  • Fire in Tunnel

مراجع

[1] R. Carvel and A. Beard, The Handbook of Tunnel Safety: Thomas Telford, 2005.
[2] Y. Z. Li, et al., “Study of critical velocity and back layering length in longitudinally ventilated tunnel
fires”, Fire SafetyJournal, vol. 45, pp. 361- 370, 2010.
[3] P. H. Thomas, et al., “The Movement of Smoke in Horizontal Passages Against an Air Flow”, BRE Trust.
Fire Research Station, 1968.
[4] Y. Oka and G. T. Atkinson, “Control of smoke flow in tunnel fires”, Fire Safety Journal, vol. 25, pp. 305-
322, 1995.
[5] G. T. Atkinson and Y. Wu, “Smoke Control in Sloping Tunnels”, Fire Safety Journal vol. 27, pp. 335- 341,
1996.
[6] Y. Wu and M. Z. A. Bakar, “Control of smoke flow in tunnel fires using longitudinal ventilation systems - a
study of the critical velocity”, Fire Safety Journal, vol. 35, pp. 363- 390, 2000
[7] K. Kang, “Characteristic length scale of critical ventilation velocity in tunnel smoke control”,
Tunnelling and Underground Space Technology, vol.24, pp. 205- 211, 2010.
[8] L. H. Hu, et al., “Studies on buoyancy-driven backlayering flow in tunnel fires”, Experimental Thermal
and Fluid Science, vol. 32, pp. 1468- 1483, 2008.
[9] S. S. Y. Jae Seong Roh, Hong Sun Ryou, Myong O Yoon, Youn Tae Jeong, “An experimental study on the
effect of ventilation velocity on burningrate in tunnel fires heptane pool fire case”, Building and Environment
vol. 43, pp. 1225- 1231, 2008.
[10] L. H. Hu, et al., “Critical wind velocity for arresting upwind gas and smoke dispersion induced by near-wall
fire in a road tunnel”, Journal of Hazardous Materials, vol. 150 pp. 68–75, 2008.
[11] K.-C. Tsai, et al., “Critical ventilation velocity for multi-source tunnel fires,” Journal of Wind
Engineering and Industrial Aerodynamics, vol. 98, pp. 650- 660, 2010.
[12] K.-C. Tsai, et al., “Critical ventilation velocity for tunnel fires occurring near tunnel exits”, Fire Safety
Journal, vol. 46, pp. 556- 557, 2011.
[13] L. H. Hua, et al., “Experimental studies on fireinduced buoyant smoke temperature distribution along
tunnel ceiling”, Building and Environment, vol. 42, pp. 3905- 3915, 2007.
[14] L. H. Hu, et al., “On the maximum smoke temperature under the ceiling in tunnel fires”, Tunnelling and
Underground Space Technology, vol. 21, pp. 650- 655,2006.
[15] B. Niknam, et al., “Determining Critical Wind Velocity During Fire Accident in Alborz Tunnel”,Amirkabir Journal of science and Technology, vol. 44,pp. 47- 55, 2012.
[16] C. G. Fan, et al., “Experimental study on transverse smoke temperature distribution in road tunnel fires”,
Tunnelling and Underground Space Technology, vol.37, pp. 89- 95, 2013.
[17] L. H. Hua, et al., “An experimental investigation and correlation on buoyant gas temperature below
ceiling in a slopping tunnel fire”, Applied Thermal Engineering, vol. 51, pp. 246- 254, 2013.
[18] K. McGrattan, et al., “Fire Dynamics Simulator (Version 5) User’s Guide”, vol. 1, ed: National
Institute of Standards and Technology, 2010.
[19] K. McGrattan , et al., “Fire Dynamics Simulator (Version 5) Technical Reference Guide”, vol. 1, ed:
National Institute of Standards and Technology, 2010.
[20] G. H. Yeoh and K. K. Yuen, “Computational Fluid Dynamics in Fire Engineering: Theory, Modelling and
Practice”, Elsevier Science, 2009.
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
دوره 48، شماره 1
خرداد 1395
صفحه 41-54

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار