纵向通风对隧道火灾烟气层结构及竖井排烟的影响机制研究的任务书.docx

纵向通风对隧道火灾烟气层结构及竖井排烟的影响机制研究的任务书
任务书
课题名称：纵向通风对隧道火灾烟气层结构及竖井排烟的影响机制研究
一、研究背景和意义
随着城市化进程的不断加速，地下隧道的建设呈现出快速发展的趋势。在隧道的设计、施工及使用过程中，火灾问题是一个不容忽视的风险。隧道火灾不仅会给人们带来人身财产的损失，还会对社会和经济造成较大的影响。
当前，国内外学者们对纵向通风对隧道火灾烟气层结构及竖井排烟的影响机制的研究较为薄弱，需要进一步深入研究，以保障地下隧道的安全使用。
本研究的意义在于：通过深入分析火灾烟气层结构的特性和竖井排烟机制，研究纵向通风对隧道火灾烟气层结构及竖井排烟的影响机制，探讨适宜的纵向通风策略，并提出有效的控制方法，为实际工程提供理论基础和技术支持，为保障地下隧道的安全使用提供重要的技术支持。
二、研究任务
1.火灾烟气层结构特性分析
（1）分析隧道火灾时烟气的化学成分、温度、速度、压力等基本特性，并研究烟气的扩散规律和层结构特征；
（2）针对不同的隧道截面形状和通风方式，通过数值模拟方法分析隧道火灾时烟气的分布情况和烟团的形成规律。
2.纵向通风对隧道火灾烟气层结构影响分析
（1）建立隧道火灾纵向通风的数值模拟模型，分析纵向通风对火灾烟气分布的影响；
（2）通过数值模拟方法研究纵向通风对不同隧道截面形状和通风方式下火灾烟气层结构的影响规律。
3.竖井排烟机制分析
（1）分析竖井排烟受烟团热效应和气流干扰等因素的影响机制；
（2）建立竖井排烟的数值模拟模型，探讨竖井排烟对火灾烟气排放的影响。
4.纵向通风对竖井排烟的影响分析
（1）在竖井排烟的数值模拟模型的基础上，引入纵向通风因素，分析纵向通风对竖井排烟的影响；
（2）通过数值模拟方法分析不同纵向通风策略下竖井排烟效果的差异。
5.控制策略和方法研究
（1）在研究纵向通风对隧道火灾烟气层结构及竖井排烟的影响机制的基础上，研究采用一定的纵向通风策略以及竖井排烟方式控制烟气层结构的高度和扩散的方法；
（2）通过数值模拟对比分析，提出一种适用于不同隧道类型和工况的纵向通风策略和竖井排烟方案。
三、研究方法和技术路线
本研究方法主要采用数值仿真和实验验证相结合的方法，具体研究路线如下：
1.调研和文献阅读：了解国内外相关研究现状，明确本研究的研究目标和任务。
2.数值模拟建模和仿真：采用ANSYSFluent等CFD软件进行隧道火灾、纵向通风和竖井排烟的数值模拟，并在不同模拟情形下分析烟气层结构的形成及变化规律。
3.实验数据采集和分析：采用激光雷达、气体分析器等设备进行隧道火灾烟气的实际数据采集和分析。
4.模拟结果与实验数据对比验证：将数值模拟结果进行与实验数据的对比验证，修正模型和数据。
5.制定控制策略和方法：在完成对烟气层结构及竖井排烟的影响机制分析后，提出纵向通风控制策略和竖井排烟控制方法。
6.应用成果推广：研究成果将应用于实际工程中，为地下隧道火灾防控提供技术支持，并推广应用。
四、研究条件和经费
本研究需要在实验室、现场进行，所需经费包括仪器设备费、试剂费、实验场地租赁费、实验人员酬劳等，预计总经费为80万元。研究所需基本设备包括：激光雷达、气体分析器、计算机等。
五、研究成果形式和要求
本研究成果将撰写成学术论文、技术报告等形式，发表于国内外相关学术期刊和会议上，并推广应用于隧道工程领域。
六、时间安排
本研究计划于2021年10月启动，2023年8月完成，工作安排如下：
2012年10月—2021年2月：文献阅读、调研。
2021年3月—2021年8月：数值模拟建模，参数验证，预实验模拟。
2021年9月—2022年3月：竖井排烟机制分析。
2022年4月—2022年8月：火灾烟气层结构特性分析。
2022年9月—2023年3月：纵向通风对隧道火灾烟气层结构影响分析。
2023年4月—2023年8月：控制策略和方法研究。
七、研究团队
负责人：XXX
主要研究人员：
XXX
XXX
XXX
以上研究人员由研究所内部、国外研究机构及实际工程单位聘请。
八、研究成果及其应用前景
本研究成果将完善地下隧道火灾烟气层结构演化的数值模拟技术，探究隧道纵向通风对火灾烟气扩散的影响规律及竖井排烟机制，在不同情况下提出适用于地下隧道实际工况下的纵向通风策略和竖井排烟方案，进一步促进地下隧道的安全设计和使用。