شبيه‌سازي عددي رفتار حريق در تونل همراه با سيستم‌هاي تهويه و اطفاء

Numerical Simulation of Fire in Tunnel with Ventilation and Suppression Systems

موضوع ايمني در مقابل آتش در تونل‌ها امري بسيار حياتي است چراكه بسته بودن محيط تونل‌ عواقب ناشي از تصادفات و سوانح را به‌طور چشمگيري افزايش مي‌دهد. بنابراين لازم است كه هنگام بروز آتش‌سوزي با انجام اقدامات مناسب توسعه آتش‌سوزي و گسترش دود در تونل كنترل گردد. سيستم‌ تهويه به‌منظور كنترل دود و سيستم اطفاء براي جلوگيري از رشد و توسعه آتش در تونل استفاده مي‌شود. در اين تحقيق با استفاده از كد متن‌باز شبيه‌ساز ديناميك آتش (FDS)، آتش‌سوزي داخل تونل همراه با عملكرد سيستم‌هاي تهويه و اطفاء شبيه‌سازي شده است. نتايج نشان مي‌دهد كه افزايش نرخ جريان آب باعث افزايش ظرفيت خنك‌سازي سيستم اطفاء مي‌شود، همچنين با افزايش نرخ جريان آب از 320 به 1280 ليتر بر دقيقه تضعيف شار تشعشعي رسيده به پايين‌دست آتش از 40% به بيش از 75% افزايش مي‌يابد. با فعال‌سازي سيستم اطفاء با قطر ميانگين 100 و 1000 ميكرومتر، اختلاف دما با محيط به ترتيب حدود 70% و 34% كاهش مي‌يابد. در مورد ناحيه پايين‌دست با كاهش اندازه قطر قطره از 1000 تا 100 ميكرومتر تضعيف تشعشعي از 58% تا 93% افزايش مي‌يابد. جريان هوا منجر به انتقال قطرات به پايين‌دست آتش مي‌شود و افزايش نرخ جريان هوا باعث كاهش تضعيف تشعشعي اين سيستم در مورد ناحيه بالادست آتش مي‌گردد. موقعيت آبپاش‌هاي فعال‌شده نسبت به منبع آتش نيز بر توانايي خنك‌سازي و تضعيف تشعشعي سيستم اثر مي‌گذارد. سيستم اطفاء با كاهش دماي دود، سيستم تهويه را قادر مي‌سازد تا با سرعتي كمتر از سرعت تهويه بحراني از تشكيل لايه برگشتي دود جلوگيري كند.

The issue of fire safety in tunnels is very essential because the closure tunnels increase consequences of accidents significantly. Therefore, it is necessary to control fire development and smoke propagation with appropriate measures when fire occur. The ventilation system is used to control smoke propagation and the suppression system is used to prevent fire spread in tunnel. In the present study, fire in the tunnel with operating ventilation and suppression systems are simulated using an open source fire dynamic simulator (FDS). The results show that increase water flow rate leads to increase cooling effect of suppression system, also, increasing the water flow rate from 320 to 1280 liters per minute lead to increase the reduction of radiation flux at the downstream of fire from 40% to more than 75%. With the activation of suppression system with a median diameter of 100 and 1000 micrometers, the temperature difference with the environment decreases by about 70% and 34%, respectively. In the case of downstream area, with decrease in size of droplet diameter from 1000 to 100 micrometers, the radiation attenuation increases from 58% to 93%. Air flow leads to transport the droplets to downstream and increase the air flow rate leads to decrease radiation attenuation of suppression system for upstream area. The relative position of activated sprinklers affect the cooling and radiation attenuation ability of system. The suppression system by reducing the smoke temperature enables the ventilation system to resist the smoke backlayering with a lower velocity than the critical ventilation velocity.