第1章緒論1

1.1典型狹長受限空間1

1.1.1地鐵1

1.1.2隧道3

1.2典型狹長受限空間火災案例4

1.2.1地鐵火災4

1.2.2隧道火災5

1.3典型狹長受限空間火災基本特性7

1.3.1地鐵火災的基本特性7

1.3.2隧道火災的基本特性7

1.4典型狹長受限空間通風與排煙模式8

1.4.1地鐵通風與排煙模式8

1.4.2隧道通風與排煙模式9

參考文獻11



第2章地鐵及隧道火災的研究方法13

2.1模型實驗13

2.1.1相似準則13

2.1.2典型地鐵隧道試驗模型簡介15

2.2計算機模擬23

2.2.1計算流體力學基礎23

2.2.2FDS軟件簡介26

參考文獻31



第3章地鐵列車火災煙氣流動特性及控制33

3.1列車火災煙氣流動特性33

3.1.1煙氣溫度分布預測模型34

3.1.2實驗設置35

3.1.3隧道軌行區溫度分布36

3.1.4站臺區溫度分布44

3.2列車火災煙氣控制模式優化47

3.2.1CFD數值模型49

3.2.2全封閉式屏蔽門設置形式下多套煙氣控制繫統的協同工作模式優化52

3.2.3半高安全門設置形式下多套煙氣控制繫統的協同工作模式優化54

3.3輔助煙氣控制設施擋煙垂壁和防火卷簾設置形式優化58

3.3.1數值模型和火災場景設置58

3.3.2車站煙氣質量分數的分布58

參考文獻60



第4章地鐵站臺火災煙氣流動特性及控制62

4.1狹長空間溫度衰減模型63

4.2頂棚射流溫度分布65

4.2.1理論分析65

4.2.2實驗設計67

4.2.3實驗結果與討論69

4.3屏蔽門設置形式對機械排煙效果的影響72

4.3.1模擬設置73

4.3.2模擬結果75

4.4補氣方式對機械排煙效果的影響78

4.4.1模擬設置79

4.4.2模擬結果80

參考文獻82



第5章障礙物作用下隧道火災煙氣流動特性84

5.1障礙物作用下煙氣逆流長度演化特征84

5.1.1實驗設計85

5.1.2障礙物阻塞比對煙氣逆流長度的影響87

5.2障礙物誘導尾流作用下火羽流行為89

5.2.1模型設置89

5.2.2隧道內流場91

5.2.3火羽流特點92

5.2.4溫度分布96

5.3障礙物作用下煙氣層厚度演化特征100

5.3.1實驗設計100

5.3.2隧道頂棚下方一維羽流蔓延區域的確定101

5.3.3豎向溫度分布102

5.3.4煙氣層厚度103

參考文獻108



第6章集中排煙作用下隧道火災煙氣流動特性110

6.1集中排煙作用下隧道火災煙氣層卷吸特性111

6.1.1實驗設計112

6.1.2一維羽流區域確定與煙氣流動特性113

6.1.3集中排煙模式下煙氣層溫度特征和卷吸繫數演化114

6.1.4集中排煙模式下隧道一維羽流區域空氣卷吸繫數預測模型115

6.2集中排煙作用下隧道火災煙氣層厚度演化特征及吸穿現像119

6.2.1實驗設計119

6.2.2煙氣層厚度測量與模型計算121

6.2.3隧道火災煙氣層厚度演化特征與吸穿現像122

6.3縱向風和集中排煙協同作用下抑制煙氣逆流的臨界通風風速127

6.3.1實驗設計129

6.3.2縱向風和集中排煙作用下煙氣蔓延特征129

6.3.3縱向風和集中排煙作用下臨界風速特征130

參考文獻135



第7章細水霧作用下地鐵列車火災煙氣蔓延特性140

7.1全尺寸實驗設計141

7.2實驗結果144

7.2.1典型實驗現像144

7.2.2溫度場分布145

7.2.3CO濃度分布147

參考文獻149

隨著社會進步和交通事業的發展，地鐵、隧道特殊建築不斷增多。地鐵、隧道在給人們的生活和交通出行帶來便利的同時，也給消防安全帶來了一定的挑戰。與地面常規建築相比，地鐵、隧道空間相對封閉、狹長，一旦發生火災，火災產生的熱量難以排出，導致煙氣溫度較高；火災發生時往往不完全燃燒，導致煙氣中含有大量有毒有害氣體。高溫有毒有害煙氣在建築空間長距離蔓延，煙氣層不斷沉降，使得人員疏散非常困難。因此，地鐵火災和隧道火災往往造成重大人員傷亡和財產損失。研究表明，火災中的人員傷亡主要是由煙氣中毒和窒息導致的。因此，為有效控制地鐵、隧道火災煙氣蔓延，需要對地鐵、隧道火災煙氣流動特性及其特征參數分布開展繫統研究，為地鐵、隧道火災防控提供基礎理論支撐。

本書較為詳盡地介紹了作者及國內外同行在地鐵、隧道火災煙氣流動特性及控制方面的研究成果。全書共7章，由孟娜和唐飛共同撰寫。孟娜擬定了全書的大綱，並對全書進行了統稿。第1章由孟娜撰寫，主要介紹了地鐵及隧道火災的基本特點及其通風和排煙模式。第2章由孟娜撰寫，主要介紹了地鐵及隧道火災的研究方法，包括實驗和數值模擬。第3章由孟娜撰寫，主要介紹了地鐵列車火災停靠車站時的煙氣流動特性及控制。第4章由孟娜撰寫，主要介紹了地鐵站臺火災煙氣流動特性及其控制。第5章由孟娜和唐飛撰寫，主要介紹了障礙物作用下隧道火災煙氣流動特性。第6章由唐飛撰寫，主要介紹了集中排煙作用下隧道火災煙氣流動特性。第7章由孟娜撰寫，主要介紹了細水霧作用下地鐵列車火災煙氣蔓延特性。

本書的研究工作得到了國家自然科學基金項目（51974175，51776060，51504144）的支持。本書的部分素材來自於孟娜的學位論文，指導教師為楊立中教授、胡隆華教授，部分素材來自唐飛指導的梅鳳珠、何清研究生的學位論文。本書在撰寫過程中，引用了國內外同行的相關研究成果，在此一並表示感謝。

由於作者水平有限，書中難免會有疏漏與不足之處，懇請廣大讀者批評指正。



孟娜

2020年6月