热位差对隧道掌子面热空气蔓延特性影响研究

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作者 卢颖 张晓宁 +1 位作者 管鸿浩 姜学鹏 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 2024年第2期111-117,共7页

为解决深埋高铁隧道内热空气对作业人员造成的热害问题,根据能量守恒定律推导热空气在隧道内蔓延时其前锋温度随距离变化的理论模型,运用CFD软件模拟某深埋高铁隧道不同工况下沿程空气温度变化情况。研究结果表明:不通风时,热空气蔓延... 为解决深埋高铁隧道内热空气对作业人员造成的热害问题,根据能量守恒定律推导热空气在隧道内蔓延时其前锋温度随距离变化的理论模型,运用CFD软件模拟某深埋高铁隧道不同工况下沿程空气温度变化情况。研究结果表明:不通风时,热空气蔓延前锋的温度变化呈现2个明显阶段,即T>297 K时的下降极快阶段和T<297 K时的逐渐平稳阶段;及时通风能够快速降低隧道温度,推荐大小里程侧风管出口距掌子面均为45 m,通风风速分别取20,15 m/s。研究结果可为进一步优化高铁隧道通风降温方式提供参考。 展开更多

关键词 热位差 高铁隧道 热空气 预测方程 CFD软件模拟

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城市浅埋隧道自然排烟竖井临界间距研究

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作者 王洁 王璐 姜学鹏 《消防科学与技术》 CAS 2024年第1期65-69,共5页

竖井间距会改变竖井内外压差,当竖井内外压差为0时,隧道火灾烟气将无法排出,此时竖井对应位置为竖井临界间距。由竖井内外口压差理论分析,给出竖井临界间距理论模型,再采用FDS模拟进行仿真验证。结果表明:设置竖井可明显降低隧道温度,... 竖井间距会改变竖井内外压差,当竖井内外压差为0时,隧道火灾烟气将无法排出,此时竖井对应位置为竖井临界间距。由竖井内外口压差理论分析,给出竖井临界间距理论模型,再采用FDS模拟进行仿真验证。结果表明:设置竖井可明显降低隧道温度,竖井间距为临界间距时,温度下降幅度接近150℃,人员疏散路径温度低于60℃,竖井排烟效率在55%~80%,可有效进行竖井排烟;当竖井间距大于竖井临界间距时,隧道内烟气压强小于竖井出口处风压,竖井排烟效率低于50%。 展开更多

关键词 城市浅埋隧道 竖井排烟 竖井临界间距模型 自然排烟

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悬挂式轨道列车区间疏散模式安全性研究

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作者 王美娜 姜学鹏 +2 位作者 王启睿 蒲婷 彭义 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期163-171,共9页

为探究悬挂式轨道列车火灾时不同疏散模式对人员安全性的影响,首先基于竖向疏散模式的特性,构造人员下行速度与楼梯高度、坡度的耦合关系式;然后采用Pathfinder软件,分析不同疏散模式下疏散设施参数与人员必需安全疏散时间(t_(R))的关... 为探究悬挂式轨道列车火灾时不同疏散模式对人员安全性的影响,首先基于竖向疏散模式的特性,构造人员下行速度与楼梯高度、坡度的耦合关系式;然后采用Pathfinder软件,分析不同疏散模式下疏散设施参数与人员必需安全疏散时间(t_(R))的关系。结果表明:采用竖向设施的疏散方式,t_(R)与列车距地面的高度呈正相关关系,独立楼梯、充气滑梯均满足安全疏散要求;采用双充气滑梯的疏散方式,t_(R)比采用单个充气滑梯的t_(R)减小约35.6%;独立楼梯坡度设计宜为30~35°、宽度不小于1.3 m;横渡板宽度优选1.5 m,疏散平台宽度不小于1.3 m;疏散平台+楼梯组合疏散,楼梯间距为200 m时,列车在区间任意位置的t_(R)约等于415 s,小于900 s,满足安全疏散要求。从经济性和可持续性角度,推荐采用独立楼梯为主、其他设施为辅的疏散方式。 展开更多

关键词 悬挂式轨道列车 疏散模式 安全性 必需安全疏散时间 仿真计算

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城市沿江水上消防站选址研究 被引量：2

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作者 姜学鹏 王美娜 +1 位作者 荚旭东 王勇 《消防科学与技术》 CAS 北大核心 2023年第1期133-136,共4页

水上消防站建设是消防“十四五”规划中的一项重要内容。以湖北省一座长江沿线城市E市为研究对象,通过分析长江水域救援需求及沿江水上消防站选址特征,将问题简化成对线状需求对象提供服务的点状设施选址,结合经济因素,构建了全覆盖下... 水上消防站建设是消防“十四五”规划中的一项重要内容。以湖北省一座长江沿线城市E市为研究对象,通过分析长江水域救援需求及沿江水上消防站选址特征,将问题简化成对线状需求对象提供服务的点状设施选址,结合经济因素,构建了全覆盖下的最低成本模型。运用优化建模软件Lingo,将模型数学语言转化为Lingo软件语言,为选址模型提供了求解方法。结果表明:全覆盖下的最低成本模型结合Lingo软件能够为沿江水上消防站选址提供最优选址方案,E市长江沿线建设3座水上消防站可满足水上消防救援需求。 展开更多

关键词 水上消防站 沿江城市 最低成本模型 LINGO

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复杂地下空间交通体系连接匝道烟气控制方案研究

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作者 姜学鹏 张键鸿 陈玉远 《火灾科学》 CAS 北大核心 2023年第1期26-32,共7页

复杂地下空间交通体系作为新型地下交通形式,车流量大且存在多个分合流点,气流组织复杂,防灾排烟难度极大。以杭州某复杂地下空间交通体系连接匝道为研究背景,提出匝道通风排烟设计方法,再选取其中二合一式连接匝道结构,采用FLUENT模拟... 复杂地下空间交通体系作为新型地下交通形式,车流量大且存在多个分合流点,气流组织复杂,防灾排烟难度极大。以杭州某复杂地下空间交通体系连接匝道为研究背景,提出匝道通风排烟设计方法,再选取其中二合一式连接匝道结构,采用FLUENT模拟其两种防灾排烟方案的有效性。模拟结果表明:两个连接匝道末端单独设置排烟口的设计方案可有效保证火源下游车辆和火源上游人员的逃生安全;根据分合流流速分配理论模型,在合流处只设置一个排烟口且排烟量提高40 m3/s时,也可达到同样的防灾排烟效果,从土建成本考虑,推荐此方案,为同类型隧道结构提供借鉴。 展开更多

关键词 复杂地下空间交通体系 连接匝道 匝道防排烟 分合流 数值模拟

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屏障影响下慢行道隧道防止烟气倒灌策略研究

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作者 姜学鹏 朱盼 刘家平 《消防科学与技术》 CAS 北大核心 2023年第10期1334-1338,1343,共6页

因事故隧道火灾烟气蔓延至隧道洞口时,在环境风作用下会倒灌至相邻非事故隧道。通过数值模拟研究不同环境风速下设慢行道交通隧道洞口烟气倒灌特性,探究封闭声屏障设置自然开口协同防烟倒灌最优方案。结果表明:非事故孔洞不采取防烟措施... 因事故隧道火灾烟气蔓延至隧道洞口时,在环境风作用下会倒灌至相邻非事故隧道。通过数值模拟研究不同环境风速下设慢行道交通隧道洞口烟气倒灌特性,探究封闭声屏障设置自然开口协同防烟倒灌最优方案。结果表明:非事故孔洞不采取防烟措施时,火灾烟气倒灌侵入率随着环境风速的增加而增加;慢行道发生火灾时,车行道防止烟气倒灌的防烟风速随着环境风速增加而增加,并呈现线性变化;车行道发生火灾时,慢行道维持正常的运营风速0.5 m/s即可防止烟气倒灌侵入慢行道;在封闭声屏障自然排烟口开口率设置为10%时,连续开口和挡烟垂壁的自然排烟协同方案最佳,火灾烟气对非事故孔洞的侵入率最低。 展开更多

关键词 隧道 慢行道 烟气倒灌 协同防烟 封闭声屏障

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附加挡板对侧部集中机械排烟吸穿现象的影响研究

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作者 王勇 金钰轩 姜学鹏 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第7期141-147,共7页

为抑制公路隧道侧部集中机械排烟时的吸穿现象,优化侧部集中排烟模式,以武汉两湖隧道为例,采用Fluent建立全尺寸模型针对侧部排烟口附加挡板的不同角度,分析排烟口区域流场、温度场以及排烟效率等因素对吸穿现象的影响。研究结果表明:在... 为抑制公路隧道侧部集中机械排烟时的吸穿现象,优化侧部集中排烟模式,以武汉两湖隧道为例,采用Fluent建立全尺寸模型针对侧部排烟口附加挡板的不同角度,分析排烟口区域流场、温度场以及排烟效率等因素对吸穿现象的影响。研究结果表明:在5,10,15 MW火源功率情况下,附加挡板能有效抑制吸穿现象,挡板与排烟口呈60°时能起到较好的排烟效果;当排烟口温度接近环境温度时判定发生完全吸穿的排烟风速,与烟气层高度不再变化时判定发生完全吸穿的排烟风速一致;在挡板上方提出垂直于侧向排烟口的虚拟排烟口概念后,得出附加挡板侧部排烟的吸穿预测公式,进而得到发生完全吸穿现象时的饱和Fr为13.87。研究结果可为公路隧道侧部集中机械排烟附加挡板的实际工程应用提供一定理论参考。 展开更多

关键词 侧部排烟 排烟挡板 吸穿 饱和Fr

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双层盾构隧道火灾超380℃耐火极限范围研究

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作者 王泽军 肖亮 姜学鹏 《火灾科学》 CAS 北大核心 2023年第3期187-194,共8页

隧道火灾高温会降低隧道结构的承载力和可靠性。为探讨双层盾构隧道结构的超耐火极限(超过380℃耐火极限),利用数值模拟方法,研究了与RABT标准升温曲线对应火源功率下,不同火源位置对顶烟道板、排烟道(疏散道)侧墙、顶烟道内盾构管片超... 隧道火灾高温会降低隧道结构的承载力和可靠性。为探讨双层盾构隧道结构的超耐火极限(超过380℃耐火极限),利用数值模拟方法,研究了与RABT标准升温曲线对应火源功率下,不同火源位置对顶烟道板、排烟道(疏散道)侧墙、顶烟道内盾构管片超耐火极限区域变化的影响,进而得到了隧道结构防火保护范围。结果表明:顶烟道板和排烟道(疏散道)侧墙的超耐火极限区域分布规律近似;火源距排烟道侧墙1 m(工况2)为最危险情况,需对隧道侧墙顶部往下1.75 m范围内进行防火保护;排烟口烧毁后,导致附近管片表面存在超耐火极限区域,需对隧道盾构管片结构在排烟口两侧各10 m进行防火保护。 展开更多

关键词 双层盾构隧道 RABT升温曲线 超耐火极限范围 火源位置 防火防护

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基于区段的地下空间环路通风排烟设计方法

9

作者 王洁 赵炳欣 姜学鹏 《隧道建设（中英文）》 CSCD 2024年第1期155-162,共8页

为实现多匝道、多地块、内部空间复杂的地下空间环路烟气控制,提出一种区段式排烟方法:将地下空间环路与地块通过防火门分隔,形成独立的构筑物,结合隧道结构,确定风机房位置,划分区段,使烟气在一定区域内排出。以滨江地下环路为例,在隧... 为实现多匝道、多地块、内部空间复杂的地下空间环路烟气控制,提出一种区段式排烟方法:将地下空间环路与地块通过防火门分隔,形成独立的构筑物,结合隧道结构,确定风机房位置,划分区段,使烟气在一定区域内排出。以滨江地下环路为例,在隧道主线上均匀布置6个排烟风机房,并以此为节点,将隧道划分为8个区段。当火灾发生时,开启所在区段两端的风机进行排烟。由于各区段不设置固定分隔,整个风道是贯通的,因而各个风机房里的风机可互相作为备用排烟风机,以降低成本。采用数值模拟软件建立模型,对排烟口开启数量和间距进行模拟,确定排烟量为90 m^(3)/s、排烟口间距为30 m、开启8个排烟口的排烟方案。从人员疏散环境以及排烟效率对典型区段进行分析,结果表明:烟气控制在一定的范围内,人员疏散环境安全,排烟效率达到90%,证明方案合理可行。 展开更多

关键词 火灾烟气控制 地下空间环路 通风排烟设计方法 区段划分

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基于MCLP-BACOP模型的城市消防站选址研究

10

作者 姜学鹏 刘飞扬 +1 位作者 王启睿 荚旭东 《火灾科学》 CAS 北大核心 2022年第4期252-260,共9页

为提高消防站规划选址的科学性,合理调度有限的消防应急资源,提升消防应急响应效率,以湖北省某城市中心城区为研究对象,在火灾风险评估基础上,对消防站选址模型进行优化研究,构建了MCLP-BACOP结合覆盖模型并借助ArcGIS软件对模型进行优... 为提高消防站规划选址的科学性,合理调度有限的消防应急资源,提升消防应急响应效率,以湖北省某城市中心城区为研究对象,在火灾风险评估基础上,对消防站选址模型进行优化研究,构建了MCLP-BACOP结合覆盖模型并借助ArcGIS软件对模型进行优化求解。研究结果表明:通过MCLP-BACOP结合覆盖模型计算得到的中心城区消防站选址方案在对覆盖率影响较小的情况下,可以减少消防站数量并降低成本,同时能保证高风险区重复覆盖。该模型对于火灾风险较大的城区适用性强,在考虑经济因素及现实条件下,可有效提升城区消防响应效率。 展开更多

关键词 火灾风险 消防站选址 MCLP-BACOP结合覆盖模型 覆盖范围 ARCGIS

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市域铁路隧道火灾温度特性及耐火极限面积研究

11

作者 陈扬勋 张迪 +1 位作者 徐巍 姜学鹏 《工业安全与环保》 2022年第12期8-13,共6页

依托上海市域铁路隧道,采用数值模拟方法对不同通风条件下隧道火灾温度特性及耐火极限面积进行研究,研究结果表明:不同通风条件下,隧道各排测点温度整体以最高温度所在位置呈对称分布;随着纵向通风风速的增加,隧道顶板最高温度逐渐减小... 依托上海市域铁路隧道,采用数值模拟方法对不同通风条件下隧道火灾温度特性及耐火极限面积进行研究,研究结果表明:不同通风条件下,隧道各排测点温度整体以最高温度所在位置呈对称分布;随着纵向通风风速的增加,隧道顶板最高温度逐渐减小;高温区域主要集中在隧道顶板及侧壁处,纵向通风时高温烟气被吹向火源下游,火源下游温度分层紊乱;隧道超耐火极限区域纵向长度随着与中隔墙距离的增大整体呈减小趋势;随着纵向通风风速的增大,隧道纵向超耐火极限范围逐渐减小,隧道超耐火极限区域总覆盖面积也逐渐减小;隧道自然通风0 m/s、纵向通风风速2 m/s和3 m/s时,隧道超耐火极限区域总覆盖面积分别约为544.51、421.41、357.08 m^(2)。 展开更多

关键词 隧道火灾 温度分布 耐火极限

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地铁长隧道排烟道代替部分中间风井方案烟气特性研究

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作者 钟晓清 王静伟 +1 位作者 于泽洋 姜学鹏 《消防科学与技术》 CAS 北大核心 2022年第11期1507-1511,共5页

长区间隧道的防排烟系统设计通常是设置中间风井,但中间风井的设置容易受到多方面因素制约,可采用拱顶排烟道代替部分中间风井。为验证并拓展拱顶排烟道代替方案可行性,通过理论分析了3种排烟道设置方案对应的烟气控制方式。基于广州某... 长区间隧道的防排烟系统设计通常是设置中间风井,但中间风井的设置容易受到多方面因素制约,可采用拱顶排烟道代替部分中间风井。为验证并拓展拱顶排烟道代替方案可行性,通过理论分析了3种排烟道设置方案对应的烟气控制方式。基于广州某区间地铁,通过数值模拟对排烟道设置方式进行验证,得到不同条件下3种排烟道设置方式控制烟气效果对比,结果表明:单侧送风1.6 m/s且排烟量为140 m^(3)/s时基本可以控制火灾位于中间通风区段时烟气的排出。当火灾位于靠近风井或排烟口下方时,送风风速1.4~1.6 m/s、排烟量140~150 m^(3)/s可有效控制烟气。证明了排烟道代替部分中间风井的可靠性,拓展了该方案的适用性。 展开更多

关键词 长区间隧道 排烟道 烟气流动 拱顶温度 数值模拟

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防火涂料局部损伤的牛腿-衬砌结构温度场有限元分析

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作者 王洁 聂锦涛 +1 位作者 姜学鹏 许奇琦 《消防科学与技术》 CAS 北大核心 2023年第11期1543-1548,共6页

为研究防火涂料局部损伤的牛腿-衬砌构件在高温后的性能,采用ABAQUS软件建立三面受火的牛腿-衬砌构件仿真模型,分析高温后不同涂料热工参数和局部损伤下构件的温度场,基于模拟结果建立了考虑温度变化段长度和影响高度的计算模型,为同类... 为研究防火涂料局部损伤的牛腿-衬砌构件在高温后的性能,采用ABAQUS软件建立三面受火的牛腿-衬砌构件仿真模型,分析高温后不同涂料热工参数和局部损伤下构件的温度场,基于模拟结果建立了考虑温度变化段长度和影响高度的计算模型,为同类型构件的抗火设计提供参考。分析结果显示:对于较为常见的隧道防火涂料,涂料越厚,牛腿底面温度越低;涂料导热系数越大,牛腿底面温度越高;涂料的比热容和密度对温度场基本没有影响。牛腿底面防火涂料局部脱落长度越大,温度变化段的长度越小,影响高度越大。牛腿底面防火涂料局部剥离厚度越大,温度变化段长度越大,影响高度越大。牛腿-衬砌连接缝处涂料局部损伤对温度变化段长度和影响高度的变化基本无影响,温度变化段的长度大致为74 mm,影响高度大致为43 mm。 展开更多

关键词 防火涂料 局部损伤 牛腿-衬砌结构 高温 温度场 有限元 脱落 剥离

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数据时间维度对火灾形势预测精度的影响

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作者 王洁 李天明 +2 位作者 余淞洋 陆凯华 姜学鹏 《安全与环境工程》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期37-45,共9页

为提高火灾形势预测精度,基于我国2008—2019年以年、季和月为时间维度的9项火灾历史数据,利用主成分分析法得到相应的火灾形势评价结果,根据评价结果并控制数据量构建GM(1,1)预测模型,通过比较后验差比值、小误差概率和平均相对误差,... 为提高火灾形势预测精度,基于我国2008—2019年以年、季和月为时间维度的9项火灾历史数据,利用主成分分析法得到相应的火灾形势评价结果,根据评价结果并控制数据量构建GM(1,1)预测模型,通过比较后验差比值、小误差概率和平均相对误差,研究不同时间维度的火灾历史数据对火灾形势预测精度的影响,从而以适合的数据构建更加精准的预测模型。结果表明:(1)在预测2020年火灾形势发展趋势时,火灾历史数据的时间维度对GM(1,1)模型的预测精度有着较大的影响,季度数据尤其明显,且当数据量为3时,季度数据所建立的GM(1,1)模型的预测精度最高,为99.98%;当数据量为4~8时,年份数据所建立的GM(1,1)模型的预测精度普遍优于季度和月份数据,预测精度最高为96.74%(数据量为8);当数据量为9~12时,月份数据所建立的GM(1,1)模型的预测精度表现最高,最高为95.53%(数据量为12);(2)预测得到2020年全年、第1季度和1月份的火灾形势综合评价得分分别为0.166 0、0.949 1和0.733 5。可见,利用季度和月份数据可以细化和完善消防规划,从而更有效地降低火灾发生次数及其损失。 展开更多

关键词 火灾形势 主成分分析 GM(1 1)模型 时间维度 预测精度

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