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摘要：近年来，随着中国的科学技术与经济的不断发展，作为立体交通之一的隧道无论是在里程还是数量上都在快速的增长。由于隧道结构的特殊性，如果内部的通风设施没有得到合理的设计，隧道内一旦发生火灾，将会导致大量的人员伤亡与巨大的经济损失。
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本论文采用数值模拟的方法对火灾时某隧道通风排烟进行研究。所设计的隧道全长2.2 km，隧道中部的长度为1476m，该隧道为单管隧道，4车道。该公路隧道内径为9.9m，车道净高4.5m，设计交通量为2400辆/h。隧道在正常运营期间利用的是车流进入隧道时产生的活塞风；当隧道处于阻塞或火灾工况时，启动隧道外的射流风机进行补风，同时开启排烟口将隧道内的污染气体及时的排出。
假定在该隧道的下行线管段正常运营时发生一起火灾事故。为了便于研究，截取下行线管段中部260m的长度进行数值模拟计算。火灾由位于所截取管段入口处50m的一辆公共汽车失火引起，火源尺寸为8.0m×2.8m×3.0m，火灾规模为20MW，火灾最高温度可达700℃～800℃，火灾产生的烟气量为50 m³/s。
本文主要对原有通风方案中排风口设置进行模拟计算，再提出了四个排烟口的优化设置方案。首先，根据各方案的要求在Gambit软件中建立相应的模型；然后，将模型导入Fluent软件中进行数值模拟计算；最后，根据数值模拟计算结果进行分析。本文的主要研究内容如下：
（1）隧道原通风方案的通风效果分析。排烟口间距为60m，研究发生火灾时通过消防报警联动装置在火源下游同时开启两个排烟口与三个排烟口时的通风排烟效果。当火灾发生后在火源下游开启两个排烟口时，得到的总排烟量为44.56m³/s，该结果小于火源烟气的产生量50m³/s，因而为了保证隧道内人员的生命安全不采纳该方案；当火灾发生后在火源下游开启三个排烟口时，得到的总排烟量为51.36m³/s大于烟气的产生量50m³/s，因此，原通风方案在一辆公共汽车发生火灾时需要同时联动开启三个排烟口排烟。
（2）隧道优化通风方案的通风效果分析。将火源下游开设的排烟口间距调整为50m、40m，同时改变开启排烟口数量研究通风排烟效果。当排烟口的间距为50m时，开启两个排烟口和三个排烟口的排烟量分别为44.32m³/s、50.88m³/s；当排烟口的间距为40m时，开启两个排烟口和三个排烟口的排烟量分别为44.32m³/s、51.00m³/s；其中开启两个排烟口的方案总排烟量小于烟气生成量，因而为了保证隧道内人员的生命安全该方案不可行。开启三个排烟口的两个方案总排烟量都大于烟气生成量，而且这些数值之间差距很小而且都满足将20MW火灾时产生的全部烟气排出的要求。通过分析，将排烟口间距定为40m时，在隧道中部开启的排烟口数量是方案中最多的；当排烟口间距为50 m时，开启的排烟口数量是适中的。根据所建立的模型，从火灾发生直至将烟气全部从排烟口排出，期间烟气达到的最远距离分别为：排烟口间距为40m时，烟气达到火源下游的92m处；排烟口间距为50m时，烟气达到火源下游的112m处；排烟口间距为60m时，烟气达到火源下游的132m处。6265
根据上述的分析，得出以下结论：
（1）当排烟口间距为40m或50m时，开启两个排风口时无法及时排出火灾产生的烟气；
（2）当排烟口间距为40m时，它与原有方案排烟口间距60m相比经济投入是最多的、安全性是最高的；
（3）当排烟口间距为50m时，它与原有方案排烟口间距60m相比经济投入更适当、安全性更适中。
综合以上分析，本文推荐将火灾时开启三个排烟口且排烟口间距为50m的方案定为最合理的优化方案。