[发明专利]一种水下区间隧道排烟系统排烟性能的量化评价方法

说明书

本发明涉及隧道通风排烟领域，具体涉及一种可以有效评价、量化分析设置单个集中排烟口的水下区间隧道排烟系统排烟性能的方法，该方法包括以下步骤：(S1)计算水下区间隧道底部行车道内，压入式风机输入的总气流风量之和Q_p；(S2)计算水下区间隧道顶部排烟道内输出总气流风量之和Q_e；(S3)计算系统误差；(S4)计算所述水下区间隧道排烟系统的排烟性能系数H_VSES，H_VSES值越低，表示排烟系统的排烟性能越佳。

技术领域

本发明涉及隧道通风排烟领域，具体涉及一种可以有效评价、分析设置单个集中排烟口的水下区间隧道排烟系统排烟性能的方法。

背景技术

与一般的地铁隧道相比，特长、乘客多的水下区间隧道发生事故或灾害的概率更大。此外，在火灾中，85％的受害者是由窒息或浓烟引起的。所以，通风排烟系统仍然是水下区间隧道防灾减灾的重要支撑，防灾减灾的关键是提高隧道的通风、排风能力。

目前，研究隧道通风排烟系统的方法，主要包括工程类比法、数值模拟法和理论分析法。在理论分析的基础上，Lugin提出了一种基于纵向水平通风的双线隧道通风排烟系统。为了研究倾斜地下隧道热压与自然通风的关系，借鉴古埃及地下墓穴和寺庙通风中利用通风竖井，以及基于地下隧道空气被动冷却的一般理论，Li等推导了热压预测方程。然而，热压力对地下机械通风系统的量化影响，更具有工程意义。针对这一问题，应用火灾动力学模拟软件，研究人员验证了区间隧道临界风速对两端纵向通风的影响。应用数值模拟方法，高乃平等定量了风井位置、数量及其组合对自然通风的影响。在自然通风条件下，运用数值模拟，Zhong等研究了主隧道和连通道对气流的影响，并预测了受坡度影响的气体温度。利用实验数据和定量分析，Li等检验了机械纵向通风对隧道火灾放热率的影响，并提出了隧道火灾放热率相对增量模型。抑制与控制热灾害是隧道通风的难点，张培红等开展了向火灾隧道中喷入细水雾而灭火降温，以及喷雾参数优化方面的研究。立足于长距离、大断面和浅埋暗挖的长江水下隧道，针对通风排烟系统和气流组织的设计问题，张之启提出了大断面和小断面方案。基于地铁过海区间隧道，运用理论分析和数值模拟，朱祝龙等讨论了火灾条件下的通风竖井安装和气流组织。

目前，在重点排烟系统性能方面，蒋亚强等公开了一种隧道排烟口集中排烟性能测试装置和测试方法，从排热量的角度，量化分析隧道排烟口集中排烟性能；然而，由该测试方法所表征的排烟性能，尚未建立起通风排烟系统中动力源、流动参数之间的关系。因此，从上述结论及其所涉及的方法来看，水下区间隧道通风排烟系统研究仍不系统，尤其是，开启单个吊顶集中排烟口的水下区间隧道重点排烟系统排烟性能量化方法尚未形成。

发明内容

为了实现能够快速地评价、分析水下区间隧道的排烟性能，本发明所要解决的技术问题是：提供一种将动力源与流动参数相结合的用于评价设置单个吊顶集中排烟口的水下区间隧道排烟系统排烟性能的方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种水下区间隧道排烟系统排烟性能的量化评价方法，所述水下区间隧道包括隧道底部行车道、隧道顶部排烟道，所述排烟道中心设有集中排烟口；所述水下区间隧道排烟系统以所述集中排烟口为中心，所述行车道一侧压入气流或两侧压入气流，汇集至集中排烟口处，通过集中排烟口向排烟道两侧排出；其中，所述水下区间隧道排烟系统的排烟性能评价方法如下：

(S1)：计算水下区间隧道底部一侧行车道或左、右两侧行车道内，压入式风机输入的总气流风量之和Q_p，计算公式如下：

其中，Q_p单位：m³/s；v_p(i)为行车道内的气流流速，单位：m/s；A_p(i)为与v_p(i)相对应的行车道截面积值，单位：m²；i为下标，表示从1到n的序列号，无量纲自然数；