曲線隧道臨界風(fēng)速計(jì)算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及地鐵隧道建筑防火技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及地鐵隧道縱向通風(fēng)風(fēng)速的計(jì)算 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著城市地鐵建筑的大量建設(shè)，由于地鐵隧道處于一個(gè)相對(duì)封閉的環(huán)境內(nèi)，所以 隧道內(nèi)防火越來越引起人們的重視，隧道內(nèi)一旦發(fā)生火災(zāi)，通過至于區(qū)間隧道兩端的事故 風(fēng)機(jī)進(jìn)行火災(zāi)煙氣的安全控制，由隧道一端送風(fēng)，一端排煙，使得隧道內(nèi)氣流沿著一個(gè)方向 流動(dòng)，隧道斷面氣流速度大小目前規(guī)范只規(guī)定了一個(gè)區(qū)間范圍2m/s~lOm/s，且不小于臨 界風(fēng)速值，但沒有具體的臨界風(fēng)速值計(jì)算方法。
[0003] 針對(duì)使得煙氣剛好不發(fā)生回流時(shí)的臨界風(fēng)速值，目前國內(nèi)外研宄學(xué)者通過理論計(jì) 算和數(shù)值模擬了直線隧道下不同火災(zāi)大小時(shí)臨界風(fēng)速具體值。而且通過數(shù)值模擬研宄得到 曲線隧道下臨界風(fēng)速值比直線隧道小，但是處于一個(gè)定性分析，未得到一個(gè)計(jì)算曲線隧道 內(nèi)的計(jì)算公式。
[0004] 對(duì)于實(shí)際工程應(yīng)用中照搬規(guī)范條文進(jìn)行設(shè)計(jì)和發(fā)生火災(zāi)后保守開啟最大功率送 風(fēng)風(fēng)機(jī)下的情況，造成資源的極大浪費(fèi)，以及開啟風(fēng)機(jī)風(fēng)速過大有可能提供過多的氧氣而 助燃火源的發(fā)展，既不經(jīng)濟(jì)又存在潛在的危險(xiǎn)。對(duì)于目前研宄的臨界風(fēng)速值情況，只研宄了 直線隧道下的臨界風(fēng)速值，而我國地鐵區(qū)間多設(shè)曲線隧道，對(duì)臨界風(fēng)速的曲線效應(yīng)欠缺考 慮。
[0005] 綜上現(xiàn)有常用地鐵隧道火災(zāi)縱向通風(fēng)風(fēng)速一般存在以下問題和缺陷：
[0006] 縱向通風(fēng)風(fēng)速過于保守：一旦發(fā)生火災(zāi)，實(shí)際應(yīng)用中開啟最大功率的通風(fēng)過于保 守，不利于資源的節(jié)約，而且存在提供過多氧氣助燃的危險(xiǎn)。
[0007] 現(xiàn)有臨界風(fēng)速計(jì)算公式未考慮曲線效應(yīng)：曲線隧道下臨界風(fēng)速值比直線隧道小， 所以直線隧道計(jì)算公式是保守的也存在助燃的危險(xiǎn)。
[0008] 曲線隧道臨界風(fēng)速只在定性研宄階段，沒有一個(gè)明確的計(jì)算曲線隧道下臨界風(fēng)速 的計(jì)算公式。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中問題，本發(fā)明提供了一種曲線隧道臨界風(fēng)速計(jì)算方法，其特 征在于：曲線隧道臨界風(fēng)速運(yùn)用以下公式進(jìn)行計(jì)算：vemve=(a+br-cr2+dr3)，公式中字母的 取值范圍如下：
[0010] 0? 363 <a< 0? 985、3. 714*10_3<b< 10. 081*10 _3、4. 628*10_6<C < 12. 562*10'1. 788*1(T9<d< 4. 853*10'公式中vemve表示不同曲線半徑下臨界風(fēng)速 值（m/s)，r表示隧道曲線半徑（m)，400m<r< 1500m。
[0011] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，0? 463 <a< 0? 885、4. 714*1(T3<b< 9. 081*10' 5. 628*10_6<c< 11. 562*10 _6、2. 288*10_9<d< 4. 353*10 _9;500m<r< 1400m。
[0012] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，0? 563 <a< 0? 785、5. 714*1(T3<b< 8. 081*10' 6. 628*1(T6<c< 10. 562*1(T6、2. 588*1(T9<d< 3. 8353*l(T9;600m<r< 1300m。
[0013]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，0? 613 <a< 0? 775、6. 214*1(T3<b< 7. 881*10' 7. 628*1(T6<c< 10. 062*1(T6、2. 888*1(T9<d< 3. 6353*l(T9;610m<r< 1200m。
[0014]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，0? 673 <a< 0? 745、6. 714*1(T3<b< 7. 781*10' 8. 628*1(T6<c< 9. 562*1(T6、3. 388*1(T9<d< 3. 6053*l(T9;650m<r< 1200m。
[0015] 本發(fā)明的有益效果是：
[0016]安全：
[0017] 臨界風(fēng)速剛好使得煙氣不發(fā)生回流的最小縱向送風(fēng)速度，既能滿足使得煙氣只往 火源一側(cè)蔓延擴(kuò)散，有利于人員疏散及消防安全，同時(shí)臨界風(fēng)速把助燃的危險(xiǎn)性降到最低。[0018]經(jīng)濟(jì)效益好：
[0019] 火災(zāi)發(fā)生后，不必開啟通風(fēng)排煙最大功率，根據(jù)隧道實(shí)際曲線半徑，計(jì)算出所需通 風(fēng)風(fēng)速值，只要開啟到使得斷面風(fēng)速剛好等于臨界風(fēng)速值即可，保證安全的前提下達(dá)到最 好的經(jīng)濟(jì)效益。
[0020] 快速有效防火：
[0021] 隧道內(nèi)一旦發(fā)生7. 5MW下火災(zāi)，快速根據(jù)實(shí)際曲線半徑和簡單公式計(jì)算出所需臨 界風(fēng)速值，效率高，對(duì)火災(zāi)反應(yīng)快，大大提高了防火的安全性。
【附圖說明】
[0022] 圖1是本發(fā)明隧道橫斷面建筑示意圖結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖2是本發(fā)明Revit2014建立的長150m曲線隧道建筑物理模型圖；
[0024] 圖3是本發(fā)明各種半徑時(shí)各種臨界風(fēng)速時(shí)煙氣結(jié)果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0026] 實(shí)施例子1:
[0027] 如圖1至圖3所示，針對(duì)現(xiàn)有直線隧道內(nèi)縱向通風(fēng)風(fēng)速過于保守且沒有一個(gè)明確 計(jì)算曲線隧道臨界風(fēng)速計(jì)算公式的情況，真正得到"不同曲線半徑下臨界風(fēng)速簡單計(jì)算公 式"的目的，具體設(shè)計(jì)如下：
[0028] 依托深圳在建三期地鐵工程7號(hào)線盾構(gòu)圓形隧道，上沙站至沙尾站區(qū)間曲線處最 大半徑為1500m，隧道外輪廓直徑6m，內(nèi)輪廓直徑5. 4m。
[0029] 利用revit2014建立長150m，隧道橫斷面如1)實(shí)際盾構(gòu)圓形隧道減去底部道砟部 分，曲線半徑分別為400m、500m、700m、900m、1100m、1300m、1500m時(shí)的曲線隧道建筑模型， 導(dǎo)出DXF三維格式文件。
[0030] 把DXF不同曲線半徑下模型文件導(dǎo)入到Pyrosim2012里，隧道中部建立火源為常 見的7. 5MW大小火源，隧道一端設(shè)置通風(fēng)，一端設(shè)置為自由排煙，調(diào)節(jié)通風(fēng)風(fēng)速大小，使得 火源處煙氣剛好不發(fā)生回流時(shí)的通風(fēng)風(fēng)速大小即是7. 5MW時(shí)不同曲線半徑下該區(qū)間隧道 的臨界風(fēng)速大小。
[0031] 表1不同曲線半徑臨界風(fēng)速模擬值
[0032]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種曲線隧道臨界風(fēng)速計(jì)算方法，其特征在于：曲線隧道臨界風(fēng)速運(yùn)用以下公式 進(jìn)行計(jì)算：V emve= (a+br-cr 2+dr3)，公式中字母的取值范圍如下：0. 363 < a < 0. 985、 3. 714*1(T3< b < 10.081*10 '4. 628*1(T6< c < 12.562*10 '1.788*1(T9< d < 4.853*10_9;公式中Vcmve表示不同曲線半徑下臨界風(fēng)速值（m/s)，r表示隧道曲線半徑 (m)，400m < r < 1500m〇
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的曲線隧道臨界風(fēng)速計(jì)算方法，其特征在于：0.463 < a < 0. 885、4. 714*10_3< b < 9. 081*10 _3、5. 628*10_6< c < 11. 562*10 _6、2. 288*10_9< d < 4. 353*10_9;500m < r < 1400m。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的曲線隧道臨界風(fēng)速計(jì)算方法，其特征在于：0.563 < a < 0. 785、5. 714*10_3< b < 8. 081*10 _3、6. 628*10_6< c < 10. 562*10 _6、2. 588*10_9< d < 3. 8353*l(T9;600m < r < 1300m。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的曲線隧道臨界風(fēng)速計(jì)算方法，其特征在于：0.613 < a < 0. 775、6. 214*10_3< b < 7. 881*10 _3、7. 628*10_6< c < 10. 062*10 _6、2. 888*10_9< d < 3. 6353*l(T9;610m < r < 1200m。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的曲線隧道臨界風(fēng)速計(jì)算方法，其特征在于：0.673 < a < 0. 745、6. 714*10_3< b < 7. 781*10 _3、8. 628*10_6< c < 9. 562*10 _6、3. 388*10_9< d < 3. 6053*l(T9;650m < r < 1200m。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種曲線隧道臨界風(fēng)速計(jì)算方法，曲線隧道臨界風(fēng)速運(yùn)用以下公式進(jìn)行計(jì)算：Vcurve＝(a+br-cr2+dr3)，公式中字母的取值范圍如下：0.363＜a＜0.985、3.714*10-3＜b＜10.081*10-3、4.628*10-6＜C＜12.562*10-6、1.788*10-9＜d＜4.853*10-9；公式中vcurve表示不同曲線半徑下臨界風(fēng)速值(m/s)，r表示隧道曲線半徑(m)，400m<r<1500m。臨界風(fēng)速剛好使得煙氣不發(fā)生回流的最小縱向送風(fēng)速度，既能滿足使得煙氣只往火源一側(cè)蔓延擴(kuò)散，有利于人員疏散及消防安全，同時(shí)臨界風(fēng)速把助燃的危險(xiǎn)性降到最低。
【IPC分類】E21F1-00, G06F19-00
【公開號(hào)】CN104750981
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510115145
【發(fā)明人】查曉雄, 曾生, 陳宜言, 姜瑞娟
【申請(qǐng)人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)深圳研究生院
【公開日】2015年7月1日
【申請(qǐng)日】2015年3月16日