火羽流得临界速度及范围(翻译).doc

火羽流得临界速度及范围(翻译).doc 风风风风风风风风风风风风风风风通隧道内火羽流的界流速和范 摘要: 风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风了保隧道内的乘客、人和的安全,了解 和火羽流的运是非常重要的。了估算棚下风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风 方火羽流的范,我建立了一个模型,模型取决风风风风风风风风风风风风风风风风风风于两个重要参数:火源的能量放率和通气流的速度。于风风风风风风风风风风风风风风羽流逆范的理果,与从风风风风风风风风风风风8次隧道火灾中得的数据特风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风吻合。用于阻止烟气逆运的界通速度的理也与相 风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风的果基本吻合。本文分析了空气流的卷吸 作用、棚的摩擦以及相的失的影响,并果行了。风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风关关关 关关 关关 关关:火羽流隧道火灾危范界通速度安全性估 1、引言: 目前,安全性估是路和公路隧道和运行的一风风风风风风风风风风风风风风风风风个重要成那个部分。通可能生的事故行分风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风 析,可安装有效的安全,同,了避免事故的生,风风风风风风风风风风风风风风风风我可以采取充分的防御措施。目前,安全估风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风 主要用于防隧道火灾。隧道火灾一般在罐装卡风风风风风风风风风风风风风风风风风风 或罐装汽内的易燃液体燃料偶然溢出生。其他风风风风风风风风风风风风风风风风风风风 的火源可以是燃的或物。本文提出并了一个风风风风风风风风风风风风风风风风风风风算方法,一方法可用以算烟气的上升、偏移和风风风风风风风风风风风风风风风风风风风 播的距离以及烟气与新空气逆流的相互作用。用于阻风风风风风风风风风风风风风风止烟气逆运的界通速度,或称之逆流速度,风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风 也可通此方法行估算。界速度是安全性研究风风风风风风风风风风风风风风风风风风风 的主要方向,它在很大程度上是由通力决定的。通模型确风风风风风风风风风风风风定的界速度与在隧道的火灾得的数据基风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风 本一致。影响烟气运的一个主要参数是能量放率。风风风风风风风风风风风风风风风 火羽流,会因棚的阻而向外生偏移,其流速风风风风风风风风风风风风风风风风风度往往与浮力中的重力波的相速度高度相。当相的风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风Froude数，定风风风性力与重力的比,大于风风风风1风风风风风风风风风风风风风风风,流状超界。在通道或隧 道内的一 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 中,可到渡或水象,其中风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风含着能量失。我必可以得到分析解的风风风风风风风风风风风风风风风风风风Delichatsio风理方法和目前采用的数理方法加以区分。在算界状,风风风风风风风风风风风风风风风风风风风Delichatsio，1981,,风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风渡象生在距离棚影响点近的地方。在他建 立的模型中,到达渡位置的卷吸空气量可以算出风风风风风风风风风风风风风风风风来,但是生渡的精确位置无法确定。与风风风风风风风风风风风风风风风Delichatsio方法相反,在目前的模型中,由超界状到界状，风风风风风风风风风风风Froude数小于1,的渡不能提前定。风风风风风风风风风 其他可能的重力或浮力气体运的情形,与被控隧风风风风风风风风风风风风风风道境中密度大气体的偶然泄漏有。当泄漏风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风 气体分子重量大于空气的重量或当泄漏气体的温度低于周境的温度,风风风风风风即低温气体,些气体的运方式就与密度大风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风 气体相似。密度大的气体沿着地面播,在被控境风风风风风风风风风风风风风风风风风中,被置的空气将向相反的方向流。不同密度风风风风风风风风风风风风风风风风风风 气体之的相互入侵象已被风风风风风风风风风风Grobelbauer，1993,通在封的水平风风风风风风风通道做研究。他确立了位于下面密度大气体的速，风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风Froude数的函数,与位于上面气体的速的相性。最近,在一风风风风风风风风风风风风风风风风风风斜通道内得的果,可以被用来包括斜坡效风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风在内的相互入侵象的物理模型适用于非水平隧道或风风风风风风风风风风风风风风风风 风风风风风风风风风风风风风风风风风风风井。在研究隧道棚下方气体的流,密度大气体 沿着通道内地面流的模型和果也很有用。风风风风风风风风风风风风 2、物理模型 2.1从火源到羽流前端的气流化关关 隧道内的火羽流如风1所示。火源可被理想化一点源风风风风F。假火羽流风风风风是称的,且量放率一定。于一物理象风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风 风风风风风风风风的相参考料可在Fannelop，1994,中找到。 关1 隧道火灾示意关 火羽流的整个流程可以分五个区域:风风风风风风风风风风风风风 区域，I,: 从，F,到，c,——风1——上升羽流 区域，II,: 从，c,到，e,——风1——风棚附近的回流区域 区域，III,: 从，e,到，i,——风1——风风棚附近的放射状流 区域，IV,: 从，i,到，0,的渡风风——风1——由放射状流向一流的渡风风风风风风风风风 区域，V,: x?ri——风1——风风风风风风风风风风棚下方与隧道向平行的一流 由于相知风风风风风风风风风风风风风风风风均可在参考中找到,区域，I,和区域，II,的具体化风风风程在此不再重。风风 区域，I,:一区域从上升羽流风风风风风风风风风风风风风风风风风至棚的影响起重要作用的那一点的范,即从点，风风风风风风F,到，c,。Alpert提出了一运算法,风风来算风风风风风风垂直速度wmax和羽流向的密度风风风风风ρmax。一旦烟气的能量放率风风风Q和大 气境状风风风风ρa和Ta确定,其决定因素就是点到火源的距离。但是,风风风风风风风风风风风风Bossinesq近似法的使用限制其有效性范风风风风风风风风风只能适度温差。 因此,目前的分析基于速度wmax和?TmaxTmax=- Ta的式,风风风风风风风一式来风风风风风风自于Alpert的，风风风风风1972,,后来又被Heskestad和Delichatsio作了某些改风风，1978,,改后风风风风风风风风风风风风风风的式适用于不同温度。 特地,在棚羽流回流之前的位置风风风风风风风风风风风风风风风(c)风 wmax=0.96，QH,13 (1) 和 ?TmaxTmax=- Ta=16.9Q23H53 (2) 式中: Q——烟气的能量放率,风风风风KW, wmax——最大的垂直速度,m/s, H——风棚高度,m, T——温度,K, 风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风些式是根据收集的数据确定的。其中风风风风风风风风风的能量放率范0.67~ 0.98MW,距棚的高度范风风风风风风风风4.6~15.5m。 可以看出,,就大多数量而言,风风风风风Alpert的原始风风风风式，1972,与Heskestad和Delichatsio改后风风风风风风风的式，1978,是一致的。当假羽流内风风风风部和外部的静风风风风风风风风相等,密度差?ρmax=ρa-ρMin的大小可以确定,而无其他限制条件。 ?ρmaxρa=?TmaxTa1?TmaxTa1 + - ?TmaxTmax=- Ta (3) 风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风以来,由于烟气相于周大气境存在大量温升,就可避免利用Bossinesq近似，括号中的 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 达式等于1,。 区域，II,:于在点，风风风风风c,和，e,，风风1,之的棚附近羽流风风风风风风风风的回流区域,做以下假，风风Alpert,1975,: ，1,垂直速度w等于0.05wmax的位置即回流区域的外部风风风风风风风风风风风半径re的位 置, ，2,位置，e,即回流区域出口风风风风风风风风风风的最高速度与回流区 域入口风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风的最高速度相等,符合伯努利方程无能量失的 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 , ，3,回流区域内的可风风风风风风风风风忽略不。 回流区域出口风风风风风，位置，e,,的速度一般高于羽流高度风风风风风风风风风风风风风风风he风风的速度,可用指数表示。利用量和能量风风风风风风风风风风风风风风风风守恒方程,可以得到半径re、羽流深度he、因重力影响而降低的加速度ge=g(ρa-ρe)/ ρa和Froude数Fe=ϑegehe(Alpert,1975)的表达式如下所示: re=reH=6532Ep135EP1+ -? 0.20 ，4a, he=heH=35Ep135EP1+ -? 0.05 (4b) ge=g?ρeρa =gρa-ρeρa =βA2βA21+g?ρmaxρa (4c) Fe2=534βA21Ep+? 32.3 (4d) 式中EP=0.12是卷吸参数的,风风风风βA?.135风风风风风风速度曲和密度差曲风风风风风风风风风风的放射程度的比率。 从风风风风风风风风风风风风风风风壁流的影响不著的半径re风风风风风风风风风风的放射状流向隧道内一流的渡及到区域，风风风风风风涉III,和，IV,。沿隧道方向的流风风风风风风风风风风风风始于点，0,。如果空风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风足大,在气流到达壁之前,可到气流 由羽流放射状流向界流的渡象。但是在风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风狭窄空内,根据Delichatsio理，风风1981,,当BH<1.2风风风风风风风风风风风风风风风风,渡象生在一流段，1,x>ri,。可以利用的数据是在风风风风风风风风风风风风足上一条件的隧道内得的。因此,羽流的分析要基于风风风风风风风风风风风风风后者。当BH>1.2风风风风,因距离火源越,壁 面摩擦和向棚的流的影响就风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风越著,必加以 考。此外,在羽流到达风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风壁之前生的水象也必考。 放射状流生在区域，风风风风风风风III,，re?r?)ri: 风量守恒:ddrrϑh=Erϑ (5) 风量守恒:ddrrϑ2h=-rddr12gh2 (6) 浮通量守恒:ddrrϑhg=0 (7) 在些风风风风风风风风风风风风风风风风守恒方程中,放射状流速度用ϑ表示,羽流深度用h表示,因重力影响而降低的加速度用g表示,棚的摩擦力和失风风风风风风风风风风风风风风风风忽略不。 若令r=rre,上面的方程可风风风风风风风风风风风风表示: dqdr=Ereher23F23Fe23 ，5a, ddrqr13F212F43+=12qr43F43 (6a) q==rvhrevehegeg (7a)式中: F——Froude数,F=ϑgh, ? q——半径分风风r和re风风风风风风风风的体流率的比, 在上面的方程中风风q、F和g风未知数。方程，6a,也可写成: ddrqF212F43+=13qF23f12F2+ 若Froude数大,方程可化:风风风风风风风风风风风 ddrqF2313qF23?r 通分离量法可解得:风风风风风风风风风风 FFe23=r23q (5b)将，5b,代入到，5a,中,又可通分离量法解得:风风风风风风风风风 q2 =1+Erehe(r2-1) 利用卷吸参数E展风风风风,得: q?1+ Ere2he(r2-1)+??? (6b)可以看出,q的一风风风风风风风风风风风风风风风风风风风展式随卷吸参数呈性增加。由方程，7a,可得: g=geq (7b)由Froude数的定和方程，风风风风风5b,,解方程，7a,得: hhe=q2r (7c)和 ϑϑe=1q (7d)风于区域，III,,由方程(5b)、(6b)、(7c)、(7d)可得: qi=1+re2heE(ri2-1) 其中ri=rire=B2re (8a) FiFe?ri12qi32 (8b)和 hihe? qi2r (8c) vive? 1qi (8d) 因缺少放射状流状卷吸参数的相数据,风风风风风风风风风风风风风风E忽略不,即风风风qi=1。因在研究中区域，风风风风风风风风III,范小,且通模得的界速度和，风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风1,的比,可知此算方法合理的。在区域，风风风风风风风风风风风风风风风风风风III,中,量气体流风风风风风风 风风风风风风风起主作用,于Froude数大提出的的假也是成立的。风风风风风风风风风风风风风风风风 区域(IV):气体由放射状流向一流的渡生在区域风风风风风风风风风风风风风风(IV)，ri?x?x0,, 由放射状流，ri风风,向一流，风风风风x0,的渡程中的量、风风风风风风风风风风风方向上的量和浮通量的风风风风风风风风风风风风风风风风风风风守恒可用下列方程式表示: 体流量风风风风风风守恒:πrivihiqi=Bu0h0q0 (9) 平行于隧道方向上的量风风风风风风风风风风风守恒: 2ri(+)v2h12gh2i=B(u2h12gh02+) (10) 浮通量守恒:πrivihigi=Bu0h0g0 (11) 由于与羽流的整个范相比,区域风风风风风风(IV)的范小,在风风风风风风风风风限定条件 下,可是不的，风风风风风风风风x0=ri,。棚的摩擦、失以及卷风风风风风风风风风风风风 吸效风风风风风风风风风风风风风都相地忽略不,即q0q=i。 由Froude数的定和风风定式风风qgeg=，方程7a,,解上面的方程得风风: F0Fi=2π2B2ri12 (12a) h0hi=π22B2ri-1 (12b) u0vi=2π (12c) 其中,算程中运用了风风风风风风风F2?1来化果。风风风风风 风于区域，III,和，IV,的:从点，风风风风风风e,到点，0,的渡可通风风风风风方程，8,和方程，12,来描述: F0Fi=FiFeF0Fi=1022π21q0322HB12.- (13a) h0hi=hiheh0hi=0.2π22q022HB (13b) u0vi=viveu0vi=2π1q0 (13c) 其中 q0=qi=1 (13d) 式中: Fe2?32,re?0.2H,he?0.05H 在区域，III,中,包含数据集成的完整的算法与在Froude数大近风风风风似算的化算法似。近似风风风风风风风风风风风风Froude数F0与算得到的精确数风风风风风风风风风 的偏差大在风风5%左右。 当位置，0,的状已知,一流的界状是确定的。与风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风 Delichatsio的分析，1981,相反,在位置，0,的流风风风风风风风风风风风仍超界状, 因此,渡象生在区域，风风风风风风风风风风IV,。浅风风风风风风风风风风风风风的方程在此区域仍适用。 关2 羽流前端算界状的控关关关关关关关关关关关关制体 区域，V,:烟气羽流沿着棚的一流。烟气的一流风风风风风风风风风风风风风风 风风始于位置，0,，平流,。相的羽流可通风风风风风风风风风风风风风风风风风风浅方 程来描述。于风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风浅,空气的卷吸作用、棚的摩擦力，切力τ,和棚风风风的失，流量风风风风风风风q,都要考。目前的研究主要风风风风风风风风风风风风风局限在羽 流前端的定位置。风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风根据些假,可得到下列方程，Jirka,1982或Kunsch,1997,: 风风性方程:ddx(ρhu)=ρawe 风量方程:ddx(ρhu2)- (-)ddx12gcρaρh2=-ρaweua-τ 能量方程:ddx(ρhui)=ρaweia+q 式中:i表示,风风gc=-g风风风风风风风风风风风风风风风考了烟气浮力影响的一个因数。 风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风境工程烟气相通气流流的回流范，称xBF,其中下脚表风风示逆流,尤其感趣风风风风风风风风风风风风风风风风。目前研究的主要方向就是估算 风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风个范,一范是火源能量放率和通气流速度 的函数。空气流以其速度风风风风风ua风特征，ua>0,。空气流速主要由通风风风机控制,考到隧道风风风风风风风风风风风风风风风风风风风末端的大气力差和由火灾造成的体流率的风风风风风风风风风风风风风风风风增量,需留有一定的裕量。 卷吸速度we与烟气流速成正比,而烟气流速与空气流有。风风风风 we=βuua+ 在目前研究中,由火源生的火羽流位于羽流下方,风风风风风风风风风风风风风风因新空气流的影响生偏移而形成了一风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风再循区域，火羽流的前端区域,如2所示,。因此,尽管定风风风风表达式风风似,均we=βuua+,但空气卷吸参数β的数与逆流或流境中的羽流的风风风风风风风风风风风风风风β风风风风风风风风风并不相等。个定式似乎目前的再循风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风流并不适用。但是,通数模型和 风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风数据行比,卷吸速度很小。一近似,卷 吸速度可忽略不,因此,卷吸速度的定并风风风风风风风风风风风风风风风风风风没有什风风风风风风风风风风风风风风风风。我将在部分其作物理解。 风风风风风风风风风风风风风棚于羽流的阻力可由切力τ=12cfρu2来表示,式中,摩擦系数，取决于壁面的粗糙度和中的风风风风风干风,cf=0.0055~0.0073，Gaillard,1973,。在算中取风风风风cf=0.0065似乎比合风风理。 羽流的流取决于效,即从羽流到达棚的风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风 风风风风风风风风风风风风风风风风风失。棚的材料,比如岩石或筋混凝土,可以是风风风风风风风良体，Kunsh,1995,,可使接触面与风风风风风风风风深岩几乎具有相同的温度,即Tw=Ta。式中,Tw表示接触面的温度,风风风风风Ta表示空气流的温度,假其与离火源的风风风风风风风风风风风风风风风风风风接触面的温度相等。 在情风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风况下,由于的影响,流量达最大: q=α，Tw-T,=α，Ta-T, 式中,T表示羽流的温度。 在其他限定条件，面,下,风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风接触面温度可取羽流的温度,即Tw=T,此风风风通量0。数算,保风风风风风风风风风风风风风风风风风风留一展式,其原因将在后面部分风风风风风风风风风予以解。 若令风风风风量流率m=ρhBu,方程，14a,可以表示:风风 dmdx=ρaweB (16a) 风风风风风风风风风风风风风风风风风风风空气和燃气体具有相同的物性的假是合理 的,尤其是两风风风风风风风风风风风风风风风风风风风者具有相同的比。此外,假液体 静水力分风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风布，与分有,气体的物性没有影响。利用理想气体状方程及风风风风P=常数的条件,可得: TTaT-=ρaρρaρρa- 由能量方程，14c,得: dΓdx =-xBCPmΓ ，16d, 式中:Γ=m，ρaρ,g‘,g‘=g(ρaρ-)/ ρa。 由量方程和性方程，风风风风风风风风风风风16a,立得:风风风风 dDdx= ddxmu12ρaρuF2mua+ + =-12cfρaρρau2B (16b)式中:密度Froude数F=ugh‘, D=muua12ΓρBu2++ ρaρ=1+Γmg 在羽流流的风风x风方向上,微分方程，16a,、(16b)和(16d)可通风Runge-Kutta方法求风风风风风风风分,在位置，0,或风风x=x0风风风风风风风风的初始已出。参数ρρa和g‘ 可由m、D 和Γ估算出。速度可由方程，16c,解出。相的风风风风风风风三次多式可通于风风风u的函数解出,最得到一个非物理解以及界风风风风风风风风风风风风风风状和超界状的解风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风各一个。相解的取决于 下一部分将要的风风风风风风风风风风风风风风风风风滞止点的状和其他限制条件。 2.2羽流前端的界状关关关关 风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风目前研究的相在重力流研究中也常碰到。在水力学域,Kilkinson和Wood(1971)研究了一个源可能出的的流状。风风风风风风风风风风风风风风Hurzeler和Fannelop分析了一个的重气源的溢流风风风风风风风风风风风风风风风口的影响。 风风风风风风风风风风在目前研究中,羽流前端的下游界状可通算2虚风风风风风所示的控制体的守恒方程得到。烟气受到棚阻而回流形成一风风风风风风风风风风风风风再循区域,入控风风风风风风风风风风风风风制体的烟气具有速度u和高度h,偏移的速度风风风风风u1,高度风h1。控制体的量平风风风风风风风风风风风风风风风风风衡方程式基于下面两个假:，1,风风风风风风风风风靠棚烟气没有摩擦力，2,偏移的火羽流与新空气逆流不风风风风风风风风风风风风风风风风风风风混合。相方程可以表示: 风风方程，烟气,:u1h1= uh (17a) 风风方程，空气,:uaHwHhh1=(--) (17b) 风风风风风整体量方程:-ρu2h-ρu12h1-ρaw2Hhh1×(--)+ ρaua2H=K1Ka- 式中,K1、Ka分作用在控风风风风风风风风风风风风制体左和右-风风风风风风风风风的力。于无失流,两风风风风风风风风者的差 K1Ka-=(12ρaua2-12ρu2)H-12(ρa-ρ) ×g(hh1+) (--2Hhh1) (17c) 关3 关关关关界通速度()uacrit与能量放率关关关Q关系 ，-模果,关关关关o关关关 数据,(关关隧道H=2.5m,B=2.2m, 风风风风风风风风风风了研究羽流前端由于偏移和紊流混合造成的不同失,在浮力学中引入了一个风风风风风系数，k22,。将方程，17a,和(17b)代入方程，17c,,得: -ρu212?-，1hh1+,+ρaua21?+，1hh11?+)-，1hh1+) =k22(ρa-ρ) gh 2，1hh1-,105?-.，1hh1+, 式中,?= hH,当入控风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风制体的羽流的量力与浮力相比可以忽略不,即u=0风,方程，18,可化风风风 ua2=k2ghB‘，105?B-.,，1?B+,，1?B+, ，18a,式中:气体的高度风风风风风风风风风hB= +hh1,?B=(+)hh1H=2 ?。个方程是 风Benjamin方程的修正形式,包含了一个已被Kottman和Simpson(1983)使用风的可参数风风风k2。k2的化大,大致范风风风风风风风风风风风1~2，理上的无失,。风风风风风风风风一般情况下,方程，18,可以表示:风风 ρu214ψ2?12ψ1?12ψ1?4k22ψ11---++ψ1?1×-2ψ1?12ψ1?ρaρ1F2+ =ρaua2 (19) 式中:ψ1=1hh12+ ,ψ2=ψ1h1h , ?=hH ,F=ugh‘ 由于缺少风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风的数据,分羽流、入控制体的以及因逆流而生偏移的高度比作了风风风风风风风风风风风风风风风风三个不同的假。风风风风风风风风风风风风风风风风风第一个假:烟气偏移高度h1= h,第二个假:偏移烟气风风风风风风风与新空气流之的风风风风风风风风风风风风风风风风风切力忽略不，正如1994年Klemp研究通道内冷流体形成的重力流所假的一,,即风风风风风风风风风风u1=w。由方程，风风风风风17a,和，17b,可得: h1h=(-)(+)1?uua1?uua (19a) 第三个假及到羽流在棚偏移风风风风风风风风风风风风风风风风风涉后的水象。高度比，h1h,可表示如下: h1h=128ρρaF211+- (19b) 由三个不同的假得到的果将在风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风后部分行比。当hh1/=1,即ψ1=ψ2=1风,方程，19,可改写风风: ρu214?12?12?4k221---++?12?12?ρaρ1F2×-+ =ρaua2 ，20, 若再循风风风风风风风风风风风风风风风风风区域的厚度与隧道高度相比很小,即??0风,方程，20,可风化:风风 ρu214k22ρaρ1F2+=ρaua2 ，21, 风量方程，16b,可改写风风: dmfdx =-ρaweuaB- 12cfρρaρau2B 式中,mf =mu112ρaρF2+()/,其中包含了量和浮力。，风风风风风风风mf 有风风风候表示流体力,风风风风Jirka,1982,。随着羽流离火源,风风风风风mf受 逆流空气的卷吸作用和风风风风风风风风风风风风风风棚的切力的影响将减小。由方程，19,得,当入控风风风风风风风制体的火羽流的性力和浮力大风风风风风风风风风风风风风风风风风风幅度下降直至等于逆流空气的性力,火羽流就可被阻止。风风风风风风风风风风风风风风 当通速度风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风等于或大于界速度,空气逆流可把烟气推回至位置，0,,风即xBFx0=风风风风风风风风风。相的状可表示 ua2ua2c?()rit= u02ρ0ρa14?012?012?04k221---++?01×- 2?012?0ρaρ1F02+ (22) 式中:u0、ρ0、?0=h0H和F0=u0/g0h0’风火羽流在位置，0,的风风风风风初始,其大小取决于火源的能量放率风风风Q。 若粗略估,其状近似风风风风风风风风风风表示 ua2ua2c?()rit=u02ρ0ρa ，22b) 也是合理的。因在火源附近,羽流的性力风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风仍起主要作用，即F?1,且与隧道高度相比,再循风风风风风风风风风风风区域的厚度一般很小，??1,。 风风风风界通速度()ua2crit与Q的风风风风系如3所示。由可风风风风风风风风风风风看出,当能量放率Q风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风大,两者之的相性弱。示与数据，Bettis,1995,的一致性风 风风风风了准式，22,和Alpert与Delichatsio的式，风风风风1975,以及提出的II-IV回流区域模型的正确性。 关4 羽流回流范与通速度的关关关关关关关关关系 ，参数:火源能量放率从关关关关关关关关关关左至右依次0.5、2.0、3.5、5.0MW,(数关关算--) (隧道H=2.5m,B=2.2m, 关5 羽流回流范与通速度的关关关关关关关关关关关关关关关关关系，模果与数据的比,关关 ，隧道:关关关关关H=2.5m,B=2.2m,数据:关关关关关(??)数算:关关关关 ，??,，cf00065St00037β00k2=.,=.,=.,=2, 关6 羽流回流范与通速度的关关关关关关关关关关关关关关关关关系，模果与数据的比,关关 ，隧道:关关关关关H=2.5m,B=2.2m,数据:关关关关关(??)数算:关关关关 ，??,，cf00065St00037β000015k2=.,=.,=.,=2, 关7 羽流回流范与通速度的关关关关关关关关关关关关关关关关关系，模果与数据的比,关关 ，隧道:关关关关关H=2.5m,B=2.2m,数据:关关关关关(??)数算:关关关关 ，??,，cf00065St00037β000015k2=.,=.,=.,=1.6,3、羽流范的估算关关关关 3.1数关关关关关关关关关关关关关集成及其与数据的比 风风风风风风风风风风风风风风风量、量、能量守恒方程,即方程，16a,、，16d,和，16b,是于风风X的数风风风风风风集成。位置x=xBF风风风风风风,足方程，19,表示的界状,火羽风风风风风风风风流最大的回流范。风风 来自健康安全风风风风风风风风风室，地点在Buxton,的数据风风风风,可用来解和风风风风数模型。隧道有一个面风风风风风风风风风风风风风风5.6m2,高度风2.52m的交叉区域。火源的能量放风风 率可由火油池的容风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风化来控制。于状况的描述,可Bettis的相出风风版刊物。 通气流风风风风风风风风风风风风把烟气推回至位置，0,的能力如风风风风风风4所示。羽流的回流范的风风减小量几乎与通速度风风风风风风风风风风风风风风风风风呈性系,而与能量放率，Q>2MW,的相性风风风弱。当通速度保风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风持不,只有在能量放率很小，即Q<2MW,风,回流范风才会风风风风风著减小。 忽略卷吸作用的数算,可风风风风风风风按照Bettis描风风风风风风风风的果，5,行。风风风比数据与模型的物理入量的精确性,两风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风者的吻合度很高。数算果与果可通定风风风风风风风风风风风风风风风风风β=0.00015,以使两者达到更高的一致性。 卷吸参数反风风风风风风风风风风风风风风风映再循流的物理象。若β很小,以至于可忽略不,风风风风风风风风风风风风风风风风风风明空气和火羽流混合程度小,一机理将在后部分予以解风风风风风风明。系数k2考了羽流前端不同的失效。在风风风风风风风风风风风风风风风风5和风6中,k2的风风风算取2.当通速度小,风风风风风风风风令k2=1.6，风7,,回流范风xBF的理与风风风风风数据的一致性更好。两个,在数上风风风风风风风风风风风风风风风风风风均与文献的数据一致,具体内容将在下一部分行。风风风风风 由数算知,风风风风风风风风风风风风风风风自然流的系数α随羽流度的化小，风风风风风风风风风风10~20%,。因此,粗略估或分析算,假风风风风风风风风风风α风风风风风风风一定是合理的。α风可根据一流的风风风风风风起点x=x0风风风风风风的状来确定。 4、关关 风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风一部分将源象，包括火源,、棚和壁上升 羽流的偏移以及棚下方的一流。风风风风风风风风风风 4.1 源象关关 风风风风风风风风风风风风风风风目前的模型并没有考由于隧道通造成的上升羽流的 不称性。逆羽流和羽流风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风具有不同的量流率和能量放流率。4所示的参数研究法风风风风风风风风风风风风风风风风明,羽流范与火源的能量放率Q，Q风风风风风风大,的相性风风风风风风风风风弱。一象可用Delichatsio的式解。在羽流回流之风风风风风风风风风风风风前,棚下的最大速度风风风风风风风风wmax与Q13成正比,而温升最大风?Tmax与Q23成正比。风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风于定的通速度,羽流放射状流称性的假以及Q的估算的风风风差,风风风风风风风风风风风风风风羽流范的估的影响微乎其微。 风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风界通速度,即阻止羽流回流的空气流速,取决于位置，0,的风风风初始状。在目前估算中,棚高度已超出风风风风风风风风风风风风风风风风Delichatsio的式的适用范风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风。无如何,估算的界通率与数据，3,的一致性,了风风风Delichatsio的式的风风风风风风风风正确性。 4.2 一流关关关 摩擦系数cf,斯坦登数St和卷吸参数β是解决的参数,因风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风它影响性力和浮力,而影响羽流范。当卷吸参数β取一定,风风风参数研究果与羽流范得的数据基本一致。参数风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风β取一特殊风风风风,所有情况的适用性支持了所提出的模型。越靠近羽流前端,浮力与性力风风风的比风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风越大。因此,羽流自身并不称。由数算得的卷吸参数β风风小于两风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风系，在安静境中棚下方的浮力射流, 的典型。卷吸参数的小反风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风映了火羽流的物理象,即深度小的一被风风风风风风风风风风风风风风风风风风风靠着壁的再循区域的偏移流风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风淹没,以至于抑制了周空气的卷吸作用。本文下一部分,将利用Richardson数，反映分的程度,作出解。风风风风风风风风风风 4.3 关关关关关关关关关关渡象和羽流前端状 根据Wilkinson和Wood的理，风风1971,,向界状的渡生在风风风风风风风风风风风两风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风系内,距离火源相近的地方。因此,在 数风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风集成,我需特注向界流状的可能渡 每次数风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风集成后,都要行以是否达界流状，方程16c得出了超界和界的解,,是风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风否足羽流前端状，19,。在两风风风系，比如安静风风风风风风风风风风风风风风风风风风风境下,棚下方的浮力射流,中,界 状的解风风风风风风风风风风风风风风风风先用,一点，Jirka,1982,,有可以。无风风风风风风风风风风如何,在4，cf0065β00St00037=.; =.;=.)所示的参数研究表明,当通速风风度超风风4的黑色风风风风风风风风风风风风风风风风风风,在源和火羽流前端之就不会 生渡，特风风风风风风风风风风风风殊情况下,只有当ua>1.3ms,Q=0.5MW风风风风风风风,超界流才有可能。,。一的风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风另一据是界通速度，用来阻 止烟气回流的的空气流速,如风3所示,,基于超界流状的假，风风风风风风风风风风Fr>1,. 风风于低于4黑色风风风风风风风风风风风风风风风风风风风所示的通速度的流,只有两个可能解:一个是不生水的超界流的解风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风,另一个解风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风了生在火源和向界流渡前的水象。在隧道通 风风风风风风风风风风风风强情况下,即通速度低于但是接近4黑色风风风风风风风风风风风风风所示的,生水象的解风风风风风风风风风风风风风风,火羽流的回流范需舍去。原因如下:隧道通强 小,但性力风风风风风风风风风风仍起重要作用，Froude数大,,风风风风风风风风风风风使得可能的水风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风象很烈。靠近棚的羽流的深度大,但速度小。因此,假因空气流而生偏移的流的速度风风风风风风风风风风风风风风风风u1风小是合理的。另一方面,逆流速度w由于空气流的置而风风风风风风风风风风风风增加,且大于通速度ua。速度的增量?u=w-u1使得接触面的风风风风风风风风风风风风风风风风风风风切力增加,卷吸参数比超界状 风风风风风风风风风风风风更大。当假有水,若逆范xBF的理与数据的相风风风风风风风风风风差超出了可以接受的程度,将有水的解风风风风风风风风风风风舍弃。 风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风若当生偏移,气流仍于超界状,速度差?u=w-u1，风风2,小,风风而上面定的风风Richardson数大。那,界面风风风风风风风风风风风风风风风切力小,烟气和新空气之的密度风风风风风风风风风风风风风风风风风风差足以抑制紊流和卷吸。根据超界流假及风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风忽略卷吸参数得到的数果与Bettis(1995)得到的风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风数据一致。于浮力流,在其一近似,空气卷 吸羽流范的影响不大，风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风格地,不受效的影响,。目前研究的主要方向就是估算羽流范。因此,可得出风风风风风风风风风风卷吸象的精确模研究目的并风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风没有那重要。 当偏移和新空气流之的界面风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风切力忽略不,即w=u1风风,在同的高度下,烟气羽流范的算果相风风风风风风风风风差10%左右。 风风系数k2的,即风风风k2=1.6,考了羽流前部由于偏移风风风风风风风风风风和紊流混合造成的失,因此得到的数果与得的风风风风风风风风风风风风风风风风风风数据基本一致。于浮力流，在状方程，风风风风风风风风风风风风风风18,中,u=0,,系数k2风已确定。情风风风风风风况下,Benjimin方程，18a,的修正形式和Rottman和Simpson，1983,提出的方程式一适用。因此,通速度小或逆流范风风风风风风风风风风风风风风风风风风xBF风大,比是合理的,因情风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风况下,浮力比量力火羽流的影响风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风更大。同原因,当通速度接近界,文风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风献中引用的系数的正确性不得不被风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风疑。理与数据的比表明,在通速度的整个范内,理，无失,风风风风风风风风风风风风风风风系数k2=2是可以接受的。在气体情风风风风形下,于失的风风风风风风风风风风风风风风风风风风忽略存在物理争。特地,Grobelbauer的相互入侵风风，1993,,表明:密度比高,液体入侵前部范的风风风风风风风风风风风风风风Froude数接近Benjimin的理。风风风 很明风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风,由于缺少的数据,不同的失象 ，比如棚的摩擦、新空气流的卷吸或羽流前部的风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风耗，分由参数cf、β或k2来描述,,造成的失,风风风风风风风风风风风风风都无法用数精确地表示出来。根据目前的理研究,可得出:风风风风风风风风风风风风风风风风若想更透地 了解的羽流风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风构,包括可能生水象的位置确 定,我风风风风风风风风风风风需要更多的数据。 在通速度小风风风风风风风风甚至0风风风风风风风风风风风风,我需重新思考目前建立的模型，前部流流,,此模型风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风允在火源附近生向界状的风风风风风风风风风迁。Grobelbauer，1993,研究的相互入侵，气体前风风风风部状与羽流似,的就风风风风风风风风风风风风风风风风风风属于一。 4.4 向棚的关关关关关关 由火羽流向棚的是由风风风风风风风风风风风风风风风风风风风混合流引起的,即自然风风风风风风风风风风风风风风风风风风风流和强迫流共同作用。自然流状下,根据羽流初始状的物性得风风风风风风风风风风斯坦登数St=0.0037.风风风风风风风风于强迫流,斯坦登数可通风风风风风风风风风雷比估算,即St=cf2。根据雷风风风风比，Pr?1,,由隧道的摩擦系数范风风cf=0.0055~0.0073，Gaillard.1973,,可得强迫风风风风风风风流的斯坦登数St=0.0027~0.0037。在用中,风风风风风风风风风风风风风风迫流哪需要考自强然流和一个的影响风风风风风风风风风风风风风风风迫流更大,但在目前研究中,强自然流和风风风风风风风影响效果相同,因此在两者共同作用,得到St=0.0037。 可以看出,棚的失风风风风风风风风风风风风风风风风风风风造成了浮力失,而致了羽流范，火灾的参数范,即，风风风风风风风风风风风风风风风1.1msuauc??rit,的降低。 到目前止,假棚是一风风风风风风风风风风风风风风风风风风风良体,即接触面的的温度与深岩风风风风风风风温度相等,Tw=Ta。在羽流和棚之的风风风风风风风风风风耦合状下,可通风风风风风风风风风风风渥数来表示，Kunsh,1995,。在情风风风风风风风风风况下,向棚的量是最大的,而向棚的有风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风助于降低羽流的范。在其他风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风限定条件下,若足,接触面可达到羽流的温度。那,此羽流和棚之的量风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风0。根据,风风风风风羽流和接触面达到相等温度所需风风风风风风风风风风风风风风风,比隧道火灾持更。风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风于此,了尽可能接近,在数算中保留一展式。 目前于效的分析风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风局限于棚的失。于 射效的研究,风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风需一定。由于缺少数据,忽略风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风射效的影响,但在靠近火源,它效可能有重要作用。5、关关 当Q>2MW风,隧道火灾能量放率风风风Q风风风风风风风风风风界通速度的影响小。当通速率风风风风风风风风风风风等于界速度,即uauc=rit风风风风风,羽流逆范0。Alpert、Heskestad和Delichatsio建立的风风风风风风风风风风风风风风风风系式,考了射的影响,可以 用来分析羽流的初状。界通速度数算果与数据风风风风风风风风风风风风风风风风风风风的一致性风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风明了羽流的假，在棚向外偏移并撞风风风风风风风风风风风风风风风壁,的合理性。由于能量放率火源特性影响微弱,在通气流研究中,风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风忽略火源流的不称性,果基本没有影响。 尽管能量放率影响羽流范的影响是有风风风风风风风风风风风风风风风风风风风限的,但通率其影响大。在研究一流,我考了所风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风 有影响羽流范的因风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风素,比如卷吸作用、棚的摩擦、羽流的风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风失等。研究,迫自流向棚的的影然流和强 响作用是相同的，混合流,。数据风风风风风风风风风风风风风风风风表明,由于向棚存在失,火灾取参数，风风风风风风风风风风风风风风风1.1msuauc??rit,,得的羽风风风风风风流范会有所风风风风风风风减小。 风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风精确羽流向超界状的渡,量方程中的 浮力因素必加以考。数风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风表明,当通速度接近风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风界通速度,羽流前段附近的流于界状。 卷吸参数β根据确定。当取风风风风风风风β000015=.风风风风风风风风风,理算和得的风风数据基本一致,其中0.00015超出了可以得的范,但是风风风风风风风风风风风风 当忽略卷吸作用,两风风风风风风风风风风风者仍然十分吻合。β取定常所有情风风风风风风风风况都适用的事了目前建立的模型风风风风风风风风风风风风风风风正确性。 假羽流前端的界状风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风存在滞止象是合理的,但可能并非是风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风真流的精确近似。数据与算数 的吻合了模型的风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风风正确性,但若想模型行改风风风风风风风风风风风风风风风风风风风需要得于羽流前端象的更多信息。 致关 作者在此想感风T.K.Fannelop教授期风风风风风风风风风风风风以来其目的支持并提出了有益的建,以及风风风风Webber博士提出的建性意风风风风风: