مطالعه عددی سیستم تهویه طولی همراه با شافت تخلیه برای کنترل آتش و جریان دود در تونل

طراحی مناسب و کارآمد سیستم تهویه تونل برای افزایش ایمنی تونل‌ها در هنگام آتش سوزی ضروری و لازم است. هدف از طراحی یک سیستم تهویه، کنترل آتش و جریان دود برای ایجاد یک مسیر امن برای فرار مسافران است. نصب فن‌های جریان محوری، یا همان جت فن، از روش‌های مرسوم برای ایجاد جریان طولی تهویه در تونل است. اما کارایی سیستم تهویه طولی با افزایش طول تونل کاهش می یابد. در این مقاله، یک سیستم تهویه طولی با شافت تخلیه ترکیب شده و عملکرد آن در شرایط اضطراری در تونل های نسبتاً طویل مورد بررسی قرار گرفت. در سیستم تهویه با یک شافت تخلیه، هدف محدود کردن ناحیه آتش و دود در فاصله بین منبع آتش و شافت است. در این مقاله، از کد fds، که یک مدل دینامیک سیالات محاسباتی است، برای مطالعه حرکت جریان دود و توزیع دما در تونل استفاده شده است. سپس، اثر تغییر پارامترهایی نظیر دبی جریان خروجی از شافت، سرعت طولی ورودی، شیب تونل، ابعاد شافت تهویه، نرخ رهایش حرارت و محل وقوع آتش بر توزیع دما در زیر سقف تونل مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که عملکرد سیستم تهویه طولی با استفاده از شافت تخلیه بهبود یافته و تغییر شیب تونل، و به موجب آن تغییر در حرکت جریان دود در تونل، به خوبی با استفاده از سیستم تهویه طولی همراه با یک شافت تهویه قابل‌کنترل است. همچنین، نتایج نشان می دهد که افزایش سطح مقطع خروجی شافت تهویه تاثیر چندانی بر عملکرد سیستم ندارد. با توجه به این پارامتر، سناریوهای مختلف می تواند تعریف شده و امکان کنترل ناحیه آتش و جریان دود به خوبی به وجود بیاید.

Numerical Study of Longitudinal Ventilation System with Extraction Shaft for Control of Fire and Smoke in Tunnel

Convenient and efficient design of tunnel ventilation system for increased safety in case of fire is required. One of the main purposes of designing a ventilation system is fire and smoke flow control to create a safe passage to escape the travelers. Longitudinal ventilation system, using jet fan and axial fan, is most commonly used in tunnels. But, efficiency of longitudinal ventilation system decreases with increasing the length of the tunnel. In this paper, the effect of extraction shaft combined with a longitudinal ventilation system, in emergency situations, in a relatively long tunnel, has been studied. In a ventilation system with an extraction shaft, the aim is limiting the flow of fire and smoke in the distance between the fire source and the shaft. In this paper, FDS code, which is a computational fluid dynamic model, was used to study the smoke flow and temperature distribution in the tunnel. The effects of changes in parameters such as flow rate of the output shaft, input speed, slope of tunnel, shaft dimensions and heat release rate on temperature distribution under the tunnel ceiling was investigated. Results showed that efficiency of the longitudinal ventilation system using extraction shaft was increased and change of the tunnel slope, and its corresponding change in the direction of smoke flow in the tunnel, was under control. The results also revealed that increasing the outflow cross section of the ventilation shaft does not have much effect on the system performance. Considering this parameter, different scenarios could be defined and possible control of fire and smoke flow could be created