[發明專利]隧道火災模擬實驗平臺

無效

• 申請號: 200910225447.8
• 申請日: 2009-12-14
• 公開（公告）號: CN101726370A
• 公開（公告）日: 2010-06-09
• 發明（設計）人: 胡隆華;陽東;霍然;劉帥;蔣亞強;毛少華;徐勇
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G01K7/04
• 分類號: G01K7/04;G01M9/00;G01N1/22;G05D29/00
• 代理公司: 北京市立方律師事務所 11330
• 代理人: 張磊

技術領域

本發明涉及火災安全技術領域，尤其是涉及關于一種用于模擬實際隧道中 火災狀況的實驗和研究設備。

背景技術

在現代的隧道火災科學研究中，通過模擬實驗來研究隧道內火災狀況下的 煙氣流動規律和通風策略，用來指導通風與排煙模式的設計，對于保障隧道高 效、安全的運營具有重要意義。而由于隧道結構的特殊性及巨大的長寬比特征， 建造全尺寸或者大尺寸的試驗平臺是比較困難的。因此，小尺寸的模擬試驗研 究在針對隧道火災的研究方法中顯得尤為重要且被廣泛應用。

然而，目前研究中的縮尺寸隧道火災模擬實驗平臺存在以下重要的缺陷：

(1)采用局部設置的玻璃窗。這樣將無法觀測整個火災煙氣層的流場行 為特征。

(2)采用油盤火作為火源。由于油盤火的火源功率主要由其面積確定， 某個面積的油盤對應某一定的火源功率，因此，為滿足研究不同火源功率場景， 需要制作多個不同面積的油盤，在實驗過程中也需要不停地更換油盤。這樣， 使得實驗過程繁瑣，會影響實驗的效率，而且無法對火源功率實現連續可調。

(3)尺寸有限。模擬隧道的尺寸將會對研究結果產生重要影響。目前國 內外隧道火災實驗臺的長度均在10m左右。該尺寸的實驗臺將難以滿足一些 關鍵的相似準則(如Re數)。而且也無法研究遠離火源區域的煙氣層蔓延行 為及特點，由于橫截面積較小，邊界層效應會對煙氣層豎直方向上的參數分布 造成重要負面影響。

(4)風量的調節和再分布主要通過簡易的帶扇形風口的調節板和轉動手 柄來實現，這樣，使得風量和速度的精確度太低，難以實現實驗中對風量和速 度場均勻分布的有效控制，從而影響實驗的準確性和效果。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明的一 個目的在于提出一種功能齊全、安全可控且可重復進行模擬實驗的隧道火災模 擬實驗平臺。

根據本發明的隧道火災模擬實驗平臺包括可水平移動的平臺主體，所述平 臺主體的前、上、后三面中的至少兩面均采用防火透明材料制作；能模擬隧道 內縱向風的煙氣控制系統；火源模擬系統，所述火源模擬系統包括可控制燃料 流量的多孔氣體燃燒器；及配套測控系統，所述配套測控系統包括用于測量燃 燒產物氣體組分的氣體組分測量系統和用于測量隧道內溫度的煙氣溫度測量 系統。

根據本發明的隧道火災模擬實驗平臺，通過在平臺主體上設置至少兩面防 火透明材料，使得模擬隧道內具有良好的可視性，可以方便有效地觀察以及通 過激光片光測量流場的特性。另外，通過采用多孔氣體燃燒器，用來控制燃料 流量，從而可根據研究需要來實現對火源功率的控制。

另外，根據本發明的隧道火災模擬實驗平臺還具有如下附加技術特征：

所述平臺主體由多節可水平拆卸的框架小車銜接而成。

所述每輛小車下面設有適于與水平導軌相配合的輪轂。

本發明中的平臺主體通過多節框架小車銜接而成，可水平移動且方便拆 裝，結構簡單。

所述煙氣控制系統包括位于所述實驗平臺的第一端部的能模擬實際隧道 縱向通風的端部縱向送風系統，以及能模擬實際隧道豎井排煙的豎向排風系 統。

端部縱向送風系統和豎向排風系統可以獨立運行，也可實現組合運行。這 樣，使得模擬隧道內的實驗可以根據實際需要而對縱向風形成模式來進行選 擇。

所述端部縱向送風系統包括設置在平臺主體的第一端部的變頻風機和至 少三張整流網。通過變頻風機的使用，可以實時地調節風量的大小，從而實現 了在實驗中對風量和速度場均勻分布的有效控制，從而可達到精確實驗的效 果。

所述至少三張整流網設置在所述變頻風機鄰近的6m的范圍內。至少三張 整流網形成整流勻速段，當風從變頻風機從第一端部吹入整流勻速段后，在整 流網的整流作用下，通過6m整流勻速段以后的風的流場將更為均勻，從而可 形成可模擬實際隧道中風力的縱向通風。

所述實驗平臺的第二端部設有用于收集煙氣的集煙罩，用于收集火源燃燒 所產生的煙氣以進行有害氣體的成分分析。

所述氣體組分測量系統包括布置于模擬隧道內和端部集煙罩內的多個氣 體傳感器，以及接收所述多個氣體傳感器的電信號的數據處理裝置。