[發明專利]隧道防煙分區劃分模擬裝置及方法、計算模型和應用

在審

• 申請號: 202110986408.0
• 申請日: 2021-08-26
• 公開（公告）號: CN113482693A
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 閆曉俊;鄒瑞;彭辛;王文和
• 申請（專利權）人: 閆曉俊
• 主分類號: E21F1/02
• 分類號: E21F1/02;G06F30/20
• 代理公司: 成都行之智信知識產權代理有限公司 51256
• 代理人: 宋輝

1.隧道防煙分區劃分模擬裝置，其特征在于，包括隧道模擬體(1)，所述隧道模擬體(1)的頂部設置有通風道(2)，所述隧道模擬體(1)的頂部設置有若干用于連通通風道(2)的通風孔(3)；

所述隧道模擬體(1)的頂部沿軸向均勻間隔布置有若干溫度探頭(6)，所述隧道模擬體(1)內布置有火源(4)；

所述通風道(2)的一端設置有風機(7)，所述通風道(2)內出風口處設置有速度探頭(5)。

2.根據權利要求1所述的隧道防煙分區劃分模擬裝置，其特征在于，還包括用于觀測隧道模擬體(1)內部煙氣流動情況的紅外熱成像儀(8)和攝像機(9)。

3.根據權利要求1所述的隧道防煙分區劃分模擬裝置，其特征在于，所述溫度探頭(6)為熱電偶或溫度傳感器。

4.根據權利要求1-3任一項所述的隧道防煙分區劃分模擬裝置，其特征在于，所述火源(4)布置在隧道模擬體(1)的底部中心。

5.根據權利要求1-3任一項所述的隧道防煙分區劃分模擬裝置，其特征在于，所述火源(4)為正庚烷。

6.基于權利要求1-5任一項所述的隧道防煙分區劃分模擬裝置的模擬方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、利用風速測速儀標定風機(7)風量，確定并記錄排風量；

S2、點燃火源(4)，并同時開啟通風孔(3)和風機(7)，溫度探頭(6)采集溫度數據；

S3、基于步驟S2獲得的溫度數據提取出隧道模擬體(1)不同位置處煙氣前鋒到達的時間；

S4、基于步驟S3獲得的煙氣前鋒到達的時間確定熱煙氣前鋒蔓延長度L，然后確定防煙分區劃分長度S，S＝2L；

S5、分別更換火源(4)的功率、風機(7)的排風速率、隧道模擬體(1)的高度，重復步驟S1-S3，得到不同模擬條件下的熱煙氣前鋒蔓延長度L；

S6、根據公式擬合所得到的數據，確定A、B、C、D、E、F；

其中，為隧道模擬體(1)的當量直徑，m，式中，Q_fuel為火源功率，KW，ρ_a為空氣密度，kg/m³，c_p為定壓比熱容，kJ/kg·K，Q_exhaust為風機排煙速率，m³/s，T_a為環境溫度，K，g為重力加速度，m/s²，H為隧道有效高度，m。

7.根據權利要求6所述的隧道防煙分區劃分模擬裝置的模擬方法，其特征在于，步驟S3的具體過程如下：

S31、先篩選出采集的溫度數據中隨時間變化單個測點中溫升ΔT≥7℃的數據重置為TRUE，并將ΔT＜7℃的數據重置為0；

S32、提取該測點第一次出現“TRUE”時所對應的時間；

S33、識別該“TRUE”的煙氣前鋒到達對應熱電偶位置坐標；

S34、以此類推提取出不同熱電偶測點位置處煙氣前鋒到達的時間。

8.基于權利要求6或7所述模擬方法獲得的熱煙氣前鋒蔓延長度L的計算模型，其特征在于，所述計算模型如下式所示：

式中，A、B、C、D、E、F為常數，為隧道模擬體(1)的當量直徑，m，式中，Q_fuel為火源功率，KW，ρ_a為空氣密度，kg/m³，c_p為定壓比熱容，kJ/kg·K，Q_exhaust為風機排煙速率，m³/s，T_a為環境溫度，K，g為重力加速度，m/s²，H為隧道有效高度，m。

9.如權利要求8所述計算模型在基于橫向排煙的隧道防煙分區劃分設計中的應用。

10.根據權利要求9所述計算模型的應用，其特征在于，先獲取隧道的相關參數，所述相關參數包括當量直徑、火源功率、空氣密度、定壓比熱容、風機排煙速率、環境溫度和重力加速度，將上述相關參數代入計算模型計算熱煙氣前鋒蔓延長度L，然后確定防煙分區劃分長度S。