地下超大洞室群烟流蔓延规律与控制基础研究

随着我国经济的发展，类似于地铁地下超大型枢纽车站、大长隧道、地下特大型水电站等越来越多的地下超大洞室群将建成并投入使用。地下超大洞室群作为地下工程的重要组成部分，一旦发生突发事故如火灾等，其社会影响力、政治影响力和国际影响力十分巨大。本项目将重点研究地下超大洞室群火灾时烟气运动规律，利用已建成的典型模型装置和全尺寸实验，在多种实验条件下（改变火源功率、火源位置、释热速率、通风条件、排烟系统开关状态等），集中测量表征流场状态的关键参数（温度、速度和成份），选择一些关键性的物理参数（烟气的浓度、烟层高度、烟气流的速度和温度等）做系统测量分析，以期归纳总结出地下超大洞室群时烟气流动与有关参数预测关系式和有效的通风控制方案，发展计算机模拟程序。

项目围绕地下洞室群火灾防治问题，开展了火灾烟气运动与控制规律的数值模拟、模型试验及全尺寸试验、理论分析和建模的研究工作。.首先，开展了洞室群火灾时烟气蔓延基础理论模型研究，建立了地下超大洞室群火灾的烟气扩散预测模型，以及与烟气控制的相关方法，包括地下超大规模洞室群火灾特点和增长特性、火灾强度和火灾功率的增长曲线、燃烧烟气量预测模型、洞室间烟气流动和溢流模型、强制排烟与自然排烟、烟气扩散计算模拟等基础理论。.其次，实验和模拟研究了自然排烟条件下地下洞室群火灾时烟气流动和火蔓延规律。选择典型地下超大洞室群（水利水电工程地下洞室群、高大空间、地铁车站等），开展自然排烟条件下火灾烟气流动实验和计算研究。分别对不同的火源功率、火源位置，及在不同自然排烟条件下烟气在洞室群之间流动规律进行实验和模拟计算研究，分析不同位置的火灾中烟气温度、有毒气体浓度、可见度、烟层高度、气体成分分布和流场流速，并进行理论分析，检验和发展了理论模型。 .此外，数值和实验研究了强制排烟条件下地下洞室群火灾烟流与控制规律。分别开展典型地下洞室群（地铁车站、地下隧洞）的全尺寸火灾实验研究，实验设置不同的机械排烟条件，分析火灾烟气在起火洞室内及向邻近隧洞蔓延的规律，用实验火灾来检验建立的理论模型。此外开展数值模拟研究，提出了火灾时洞室群内有效的气流组织形式，和排烟系统的运行模式。