مطالعه پارامتريك بر روي سرعت بحراني در زمان آتش‎سوزي درون تونل‎هاي داراي سيستم تهويه طولي

Parametric study on critical ventilation velocity in case of fire inside longitudinally ventilated tunnels

هنگام آتش‎سوزي در تونل‎ها، ايجاد مسير امن عاري از دود با استفاده از سيستم‎هاي تهويه، براي فرار مسافران و انجام عمليات نجات ضروري است. در تونل‎هاي داراي سيستم تهويه طولي، سرعت بحراني تهويه به حداقل سرعتي اطلاق مي‎شود كه از برگشت دود به بالادست آتش جلوگيري و مسير امن را ايجاد مي‎كند. در اين تحقيق، به بررسي عددي نحوه كنترل دود در تونل‎ها با تاكيد بر پارامترهاي موثر بر سرعت تهويه بحراني پرداخته مي‎شود. در ابتدا، سرعت بحراني در نرخ‎هاي رهايش گرماي مختلف محاسبه شده كه تطابق مناسبي را با داده‎هاي حاصل از آزمايش‎هاي تجربي مقياس كوچك نشان مي‎دهد. در ادامه، تاثير ضريب انسداد و محل عرضي منبع آتش، شيب تونل و رطوبت نسبي هواي تهويه بر مقدار سرعت بحراني بررسي شده ‎است. نتايج نشان مي‎دهد كه در حضور انسداد منبع آتش، كاهشي تقريباً معادل نسبت انسداد در سرعت بحراني رخ مي‎دهد. در بررسي سرعت بحراني در تونل شيب‎دار مشاهده شده ‎است كه به ازاي هر يك درصد شيب منفي تونل، حدود 4/2 درصد به هواي تهويه مورد نياز افزوده مي‎شود. نتايج هم‎چنين نشان مي‎دهد كه رطوبت نسبي هوا تاثير چنداني نداشته، ولي محل عرضي آتش داراي تاثير زيادي است، به‎طوري‎ كه آتش در كنار ديواره تونل نسبت به آتش در وسط تونل نيازمند 10 الي 20 درصد هواي بيشتر براي جلوگيري از برگشت دود مي‎باشد.

Ventilation is essential to provide a smoke-free path for safe passenger evacuation and effective rescue services in case of a tunnel fire. The critical ventilation velocity, VC, is defined as the minimum velocity which creates this safe passage by preventing smoke from spreading upstream in tunnels. This research discusses smoke flow control in tunnels with a focus on the important parameters affecting critical velocity. Critical velocity values are evaluated for different heat release rates and results show good compliance with model-scale experiments. The study is extended to investigate effects of fire source blockage ratio and lateral location, tunnel slope and ventilation air relative humidity on the behavior of critical velocity. Results show that a drop in VC about equal to blockage ratio occurs in presence of fire source blockage. Investigation of critical velocity in sloped tunnels illustrates that for each %1 increment in negative slope, about 2.4% higher ventilation is required. Results also show that air relative humidity does not have significant effect. However, fire lateral location impacts critical ventilation velocity in such a way that about 10-20% higher airflow is necessary to suppress smoke in a near-wall fire in comparison with a middle-tunnel fire.