多功能城市交通隧道火灾烟气扩散模型装置，主要包括变频风机，盲板，防火玻璃窗，隧道转动铰链，拱形主隧道，排烟烟道，支撑杆，底座，千斤顶，钢架结构，变频水泵，热电偶布置口，水喷淋喷头布置口，分支隧道；拱形主隧道至少有两段，变频风机通过盲板与第一段拱形主隧道的前端相连，排烟烟道与最后一段拱形主隧道的后端相连，第一段拱形主隧道通过隧道转动铰链固定在支撑杆的上端，支撑杆下端固定在底座上；最后一段拱形主隧道通过钢架结构连接于千斤顶的顶部；拱形主隧道顶部设有热电偶布置口和水喷淋喷头布置口；分支隧道通过分支隧道连接口与拱形主隧道侧面的分支隧道预留口相连。本实用新型专利技术实现了对多出入口及特长隧道火灾的模拟。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本技术设计一种火灾实验装置，尤其是涉及坡度可调、长度可调整、具有多出入口、以及采用水喷淋系统进行灭火的隧道火灾模型实验装置。
技术介绍
随着城市建设规模的日益增加，城市交通隧道作为立体交通能有效地缓解交通拥堵问题，因而得到广泛应用。在北京，国内首例超大规模中关村西区地下综合管廊及城市交通隧道综合开发利用系统投入试运行，使中关村地区实现了立体交通；与非城市地区的交通隧道相比，在隧道本体方面城市交通隧道具有以下特征1)交通量大；2)埋深大，城市地下交通隧道，往往埋深较大，造成隧道的出入口坡度大；3)在隧道出入口设置方面，城市交通隧道(如城市地下快速路、城市地下交通联系隧道)多与地下停车场及地面主干道相连，出入口多，空气(烟气)流动受此影响，使通风排烟效果难以控制。城市交通隧道火灾是城市交通灾害中最具危害的一部分。由于隧道环境的封闭性和逃生救援的困难性，使得隧道一旦发生火灾，往往造成严重的人员伤亡和巨大的社会影响和经济损失。研究城市交通隧道火灾主要有火灾模拟实验、数值模拟和理论分析三大类。尽管研究费用昂贵和试验时间长，但实验方法是研究火灾直接、有效的手段。对于城市交通隧道的火灾烟气扩散研究，目前主要是停留在理论研究和数值模拟研究阶段，其中，关于隧道坡度对抑制火灾烟气的临界风速影响的研究主要采用理论分析阶段和数值模拟研究阶段。Oka Y, Atkinson GT等人(1996)、Ballesteros_Tajadur等人在2006年研究隧道坡度对火灾通工况下临界风速影响，提出考虑坡度因素的临界风速修正公式。国内中国科技大学火灾科学国家重点实验室李博等(2007)、陈海峰等(2009)，山东建筑大学徐琳等(2009)、中南大学赵望达(2009)以及北京工业大学李炎锋等(2011)分别采用数值模拟手段研究隧道坡度对火灾烟气扩散以及抑制烟气的临界风速的影响。目前，针对受限空间火灾进行的模拟实验研究主要有三种方式(1)盐水实验；(2)现场试验(全尺寸试验)研究及大尺寸比例模型实验；(3)小尺寸比例模型实验研究。对于城市交通隧道而言，主要是现场实验研究及大尺寸比例模型实验、小尺寸比例模型实验研究手段。主要原因是盐水实验模拟是一种用湍浮盐水在清水中的运动和扩散来模拟受限空间火灾烟气在空气中的蔓延和热量传递的研究方法。虽然Thomas早在1963年用盐水模拟技术来显示顶棚和侧壁的排烟向大房间排烟效果。许多学者采用该手段模拟中庭类建筑、顶棚射流等火灾烟气规律，但盐水模拟实验方法忽略了化学反映以及壁面传热，模拟烟气层较实体燃烧实验低。存在定量研究误差大，而且难以模拟隧道坡度和出入口设置对火灾烟气扩散的影响。因而在城市交通隧道模拟中没有得到应用。现场实验及大尺寸比例模型实验结果是对数值模拟、理论研究以及小尺寸比例模型实验研究结果进行验证的重要数据。在隧道现场火灾试验方面，国外进行了大量研究，但由于受到试验条件限制，基本是在废弃的隧道内进行。如Ofenegg在1965年进行的隧道火灾试验，Zwerberg于1974及1975年、Heselden等人在1976年在废弃的隧道中进行的火灾试验，欧洲的EUREKA 499计划在1993-1995年间在挪威Itepparford隧道中进行5次火灾试验，1993-1995年，美国MTFVTP项目在西维吉尼亚Memorial公路隧道中92次火灾测验，2001年，日本在New Tomei高速公路Shimizu 3号隧道开展的大断面公路隧道足尺寸火灾试验；欧洲UPTUN项目2003年在挪威废弃的两车道Runehamar隧道内进行的4次现场火灾试验。国内中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室胡隆华等在云南省昆明一石林高速公路阳宗隧道内进行了全尺寸火灾模拟试验。西南交通大学杨其新教授等人则借助大 比例火灾模型试验，研究了火灾时隧道内温度随时间的变化，最高温度与通风风速、火灾规丰吴等的关系。由于实际火灾的复杂性和随机性，全尺寸火灾实验往往又是无法完全实现模拟火灾工况。而且受到现场试验费用以及现场条件、隧道的使用情况限制很难进行大量火灾工况研究。与此相对应，以相似理论为依据建立的小尺寸模型试验具有真实再现火灾现象的特点，在节约时间、缩短空间以及节省人力、物力、财力等方面具有独特的优越性，因而在针对隧道火灾的研究方法中被广泛应用。在方面，小尺寸比例模型实验研究隧道火灾方面，主要是建立模型实验台研究隧道火灾防止烟气回流的临界风速研究。Lee在1979年在长13. 7m、横截面积为O. 27m2的小尺寸试验台上进行了临界纵向风速研究。Vantelon等人(1990年)、Kwack等人(1990年)、Xue 等人(1993 年)和 Oka 等人(1996 年)，J. S. Choi，等人(2005)，Jae Seong Roh等人(2007年)建立了比例大小不一的小尺寸试验台进行了临界风速的研究。研究主要侧重1)抑制隧道火灾产生烟气逆流所需的最小临界纵向送风风速；2)近火源区域的羽流特征；3)模型隧道是单出口、单入口。没有考虑隧道纵坡度对烟气流动的影响和对临界纵向通风风速的影响，以及着火车辆位置和运行速度的不同对烟气运动的影响，没有考虑出入口因素对隧道火灾烟气扩散的影响。关于城市交通隧道火灾实验研究，中建筑科学研究建筑防火研究所、北京工业大学华高英等(2010)进行CBD在城市地下交通联系隧道进行火灾烟气控制研究。研究主要侧重城市联系隧道的送排风系统的优化运行方案确定，但没有考虑坡度因素对隧道防排烟的影响。综合目前已经公布的研究成果，开展城市交通的火灾烟气扩散的小尺寸比例模型实验研究，除了坡度问题受到一定重视外，在考虑城市交通多出入口特性对于城市交通隧道的火灾烟气扩散影响方面缺乏考虑。另外，城市交通隧道采用水喷淋系统来控制火势蔓延和保护隧道结构免受破坏。虽然目前对是隧道中否采用水喷淋系统进行灭火还存在争议，主要原因是水喷淋系统启动后影响烟气层的扩散。但是由于城市交通隧道的出入口多，可以在发现火灾一定时间后(预留出安全疏散时间)启动水喷淋系统来灭火或者控制火灾发展，从而保护隧道结构安全。目前，我国的少数隧道采用了水喷淋。如被称为“万里长江第一隧”的武汉长江隧道消防系统就采用水喷淋系统。但是，水喷淋是否适用于隧道中，至今在世界上仍存在很大争议。因此，针对是否应该在隧道火灾中应用水喷淋系统，需要进行大量的实验研究
技术实现思路
本技术提供了一种方便灵活的隧道火灾烟气运动模型，克服了现有隧道模型难易观察烟气运动、隧道坡度无法多角度改变、水喷淋难以实现、难以描述多出入口及特长型隧道模型结构复杂的缺陷，提供了综合一体、方便灵活的小尺寸城市交通隧道比例实验模型，能够研究隧道坡度、多出入口、水喷淋系统对隧道火灾影响的研究。另外，隧道系统采用分段模式组建，段与段之间进行连接，可以根据研究隧道的长度进行调整，非常方便模拟不同长度的隧道火灾工况。为了实现上述目的，本技术采取了如下技术方案多功能城市交通隧道火灾烟气扩散模型装置，包括变频风机(1)，盲板(2)，隧道转动铰链(3)，防火玻璃窗(4)，拱形主隧道(5)，排烟烟道￠)，支撑杆(7)，底座(8)，分支 隧道预留口(9)，主隧道连接口(10)，千斤顶(1本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.多功能城市交通隧道火灾烟气扩散模型装置，其特征在于包括变频风机(1)，盲板(2)，隧道转动铰链(3)，防火玻璃窗(4)，拱形主隧道(5)，排烟烟道(6)，支撑杆(7)，底座(8)，分支隧道预留口(9)，主隧道连接口(10)，千斤顶(11)，钢架结构(12)，拱形主隧道底板(13)，滑道(14)，小车(15)，螺杆(16)，变频水泵(17)，水管(18)，水喷头(19)，分支隧道连接口(20)，电偶布设口(21)，喷淋系统喷头布设口(22)，分支隧道(23)，底板框架(24)，底板(25);拱形主隧道(5)至少有两段，变频风机(I)通过盲板(2)与第一段拱形主隧道(5)的前端相连，排烟烟道(6)与最后一段拱形主隧道(5)的后端相连，各个拱形主隧道(5)之间通过主隧道连接口(10)连接；第一段拱形主隧道(5)通过隧道转动铰链(3)固定在支撑杆(7)的上端，支撑杆(7)下端固定在底座(8)上；最后一段拱形主隧道(5)通过钢架结构(12)连接于千斤顶(11)的顶部；拱形主隧道(5)顶部设有热电偶布置口(21)和水喷淋喷头布置口(22);水喷头(19)置于水喷淋喷头布置口(22)中，水喷头(19)通过水管(18)与变频水泵(17)相连；拱形主隧道(5)两侧设有防火玻璃...
【专利技术属性】
技术研发人员：李炎锋，刘晓阳，赵明星，李俊梅，孙晓龙，林欣欣，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：实用新型
国别省市：
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