烟囱效应作用下火灾烟气蔓延规律模拟_张玉涛.pdf

文章编号:1009-6094(2023)03-0740-09烟囱效应作用下火灾烟气蔓延规律模拟*张玉涛，车博，张玉杰(西安科技大学安全科学与工程学院，西安 710054)摘要:为研究高层建筑火灾烟囱效应产生后的烟气蔓延规律，基于 FDS 火灾模拟软件，以某高层建筑为例，对比分析了4 种不同横截面尺寸竖井烟气蔓延特性，引入竖井无量纲长径比判断烟囱效应明显与否，研究了烟囱效应的产生特征及其烟气蔓延规律，分析了建筑中性面之上楼层的温度、CO 体积分数和能见度变化。结果表明:无量纲长径比在 8 左右时竖井内烟气流速发生突变，竖井内大部分区域烟气流速达到6 m/s，产生明显的烟囱效应;中性面以上的楼层受烟气危害远大于中性面以下，且烟气在中性面以上的水平蔓延速度随层高增加而不断加快;随着火势发展，中性面之上疏散走道温度均超过了安全疏散的临界温度 60，距离火源越远的楼层 CO 体积分数达到临界值的速度越快。研究为高层建筑火灾的防排烟设计和人员疏散条件的确定提供了理论依据。关键词:安全工程;数值模拟;竖井;烟囱效应;烟气蔓延中图分类号:X932文献标志码:ADOI:10.13637/j issn 1009-6094.2021.1777*收稿日期:2021 10 15作者简介:张玉涛，教授，博士，从事煤炭自燃和建筑火灾防控研究，ytzhang xust edu cn。基金项目:国家自然科学基金项目(51774233)0引言随着我国城市化进程的不断加快，建筑火灾成为火灾中的“主流”，其中高层建筑火灾呈多发之势，2020 年高层建筑火灾共 8 348 起，同比 2019 年上升 19.7%1。建筑类型的多元化发展导致建筑内出现如中庭、电梯井、电缆井、楼梯井等贯通楼层的竖向通道。建筑发生火灾，烟气进入竖井后，竖井内温度升高，高温烟气体积比相同质量的空气大，其密度比空气小，造成竖井内外压强差增大，在气体浮力与压差的作用下，形成烟囱效应。据调查，高层建筑火灾中，烟囱效应是加快火势和烟气纵向蔓延的主要驱动力。在烟囱效应的作用下，烟气将快速向上纵向蔓延，并通过竖井中性面以上楼层的侧向开口水平蔓延，导致火灾烟气向未燃区域扩散，给人员疏散造成更大困难。在理论与试验研究方面，1991 年，Klote2 首次得到在不同开口状态下竖井中性面高度与开口面积、室内外温度的关系式。1998 年，Harmathy3 忽略中性面与开口位置的影响，建立了竖井内的火源功率分布计算模型。Cooper4 考虑到传统的分区式竖井内火灾温度计算模型的特点和局限性，提出了竖井内烟气新的运移模型。2000 年，Tanaka 等5 推导出烟气在竖井中的上升时间与高度及火源功率之间的关系式，为烟囱效应下烟气蔓延规律的进一步研究奠定了基础。2006 年，张靖岩等6 最先通过小尺寸试验的方法对竖井中烟气蔓延的驱动力进行了分析，随后朱杰7、李林杰8 等建立小尺寸模型对建筑竖井内的烟气运移规律及中性面展开了研究。2009年，孙晓乾等9 在模拟尺寸模型基础上采用 t2火，进一步优化了烟气在竖井中的上升时间与高度的关系式。2010 年，许兆宇10 总结了楼梯井在不同开口形式下的烟气扩散及温度分布规律。2011 年，许晓元等11 引入多区域的思想，推导出竖井一侧连续封闭开缝情况下的中性面位置的方程。在数值模拟方面，张江涛12、代长青等13 通过 FDS 模拟了特定火场条件下烟气的蔓延规律。只有少部分学者通过FDS 模拟验证了建筑火灾中的烟囱效应。Zhao等14 运用 FDS 建立了 12 个典型火灾场景，综合阐述了不同工况下气流速度、温度分布、压力分布和中性水平面高度等参数的变化规律。杨祎15 通过FDS 模拟了在建高层建筑不同施工场景烟囱效应下的火灾烟气蔓延情况，分析了不同火灾影响因素下的火灾特征参数变化规律。2021 年，李宗翔等16 利用 FDS 分析了某学生宿舍竖井底部起火并产生烟囱效应后的烟气扩散过程，为公寓火灾的安全疏散提供了依据。目前建筑火灾的烟囱效应已经得到了一定程度的研究，但对于高层建筑火灾烟囱效应发生时的烟气蔓延规律研究较少。因此，本文通过 FDS 数值模拟探究建筑火灾产生烟囱效应下火灾烟气的蔓延规律和扩散特征，以及火灾温度场的分布和演变规律，以期为建筑防排烟设计和人员安全疏散提供参考。1建筑概况和火灾模型建立1.1建筑概况和火灾模拟参数设置以某高层建筑为模拟对象，通过导入 AutoCAD平面图以 1 1尺寸比例建立物理模型，模型长 43.9m，宽45.1 m，高51.5 m，地上共14 层。建筑属性为商业综合体，1 3 层为商场，层高 5.25 m;4 14 层为商业办公区，层高 3.25 m。首层直通室外的门均047第 23 卷第 3 期2023 年 3 月安全 与 环 境 学 报Journal of Safety and EnvironmentVol 23No 3Mar，2023处于开启状态，1 3 层窗户全部关闭，4 14 层每层随机开启 4 扇窗户。模拟建筑属于一类公共建筑，根据规定，建筑内部墙面和地面的燃烧性能等级均不应低于 B1级17，建筑墙体和楼板均采用混凝土和石膏板按照 8 2混合质量比建成，模拟达到规范要求的耐火要求。为保证截面尺寸设计的科学性和针对性，同时减少模拟工作量，初期设置了不同横截面尺寸的竖井，并进行粗略的网格划分，然后进行预模拟观察烟囱效应的显著性。初步得出，竖井发生烟囱效应的临界横截面尺寸(边长)大致范围为 3 6 m。因此，建立4 种不同横截面尺寸(边长 边长)的竖井进行模拟，即 6 m 6 m、5 m 5 m、4 m 4 m 和 3 m 3m。竖井贯通 4 14 层，高度均为 35.5 m，且每层有尺寸相同的侧向开口直通每层的走道，每层侧向开口宽 1.6 m、高 2 m，模拟楼梯间与走道之间的防火门，为考虑烟囱效应产生后的最不利后果，默认侧向开口全部处于开启状态。为使结论更具通用性，引入无量纲长径比 A*作为烟囱效应是否明显的判断因素，长径比可通过式(1)计算。A*=HD(1)式中A*为竖井长径比;H 为竖井高度，本文取35.5 m;D 为竖井横截面的水力直径，m。D 由式(2)得出。D=4AC(2)式中A 为竖井横截面面积，m2;C 为竖井横截面内周长，m。按照式(1)计算得出横截面边长为 6 m、5 m、4m 和 3 m 对应长径比分别为 5.9、7.1、8.8 和 11.8。为体现出建筑火灾烟囱效应的特殊性，将火源置于建筑首层商场区域，火源面积为 1 m 1 m，火源中心距竖井水平距离为 2.1 m，初始温度为 20，环境压力为 101 kPa，相对湿度为 40%。模拟一类装饰家居着火时的烟气蔓延，以聚氨酯泡沫材料为主的普通沙发上的可燃装饰物着火为例，确定沙发与沙发周围装饰物等总最大热释放速率为8 MW，采用 t2火模型进行模拟。根据经验，针对人员密度较大的场所如商场、办公室，需考虑发生火灾最不利情况下的火灾后果，因此选择模拟一种超快速火下的烟气蔓延，选定火灾增长系数 为 0.187 kW/s2。通过式(3)计算，得出火灾发生 207 s 后达到充分燃烧，热释放速率达到最大值。Q=t2(3)式中Q 为热释放速率，kW;t 为火灾增长时间，s;为火灾增长系数，kW/s2。1.2网格划分和测点布置D*为火灾特征直径，经美国国家标准与技术研究所(NIST)试验验证，一般取 D*为网格尺寸 d 的4 16 倍，D*通常表示为式(4)。D*=QcpT()g25(4)式中D*为火灾特征直径，m;Q 为总热释放率，kW;为环境空气密度，kg/m3;cp为环境空气比热容，kJ/(kgK);T为环境空气温度，K;g 为重力加速度，m/s2。火灾热释放速率 Q 为 8 MW，环境空气密度取值为 1.29 kg/m3，环 境 空 气 比 热 cp为 1.005kJ/(kgK)，环境空气温度为 293 K，重力加速度为9.8 m/s2，将各参数值带入式(4)中计算得到 D*为2.1 m，网格尺寸 d 取 D*的1/7 得到 d=0.3 m。设定网格大小为 0.3 m 0.3 m 0.3 m，网格数量总计为 4 392 960 个。图 1测点布置图Fig 1Layout diagram of measuring points当不断缩小竖井横截面尺寸时，火灾烟气特性参数变化主要体现在烟气流动速度变化，在竖井内设置速度切片，竖井内测点布置见图 1(a)。当人员疏散至每层的防烟楼梯间及其前室或者电梯和楼梯间的合用前室认为人员疏散比较安全，将测点设置在 11 14 层的疏散走道内的竖井口、两个直通前室的疏散出口及疏散走道尽头，分别设置温度测点、能见度测点及 CO 体积分数测点，并在疏散走道的中轴线上、竖井内设置温度切片。温度测点、能见度测点及 CO 体积分数测点位置重合且距本层地面 2 m高，疏散走道测点布置见图 1(b)。1472023 年3 月张玉涛，等:烟囱效应作用下火灾烟气蔓延规律模拟Mar，20232竖井内烟囱效应产生的临界尺寸确定2.1烟气蔓延至建筑顶部的时间变化规律图 2 为烟气蔓延至建筑顶部 Smokeview 视图，火灾条件下产生的烟囱效应必然是正烟囱效应，即高温热烟气会从中性层之上的侧向开口向建筑内蔓延，因此将疏散走道是否有烟气蔓延作为判断中性层位置的方法。对比 4 种不同长径比的竖井烟气蔓延现象可以发现:A*=5.9 的竖井内烟气从下至上依次进入每层走道，每层走道内的烟气聚集量从下至上依次减小，当烟气蔓延至顶部时，11 14 层少有烟气聚集甚至没有烟气，未见明显中性层;A*=7.1 的竖井烟气向上蔓延过程极为缓慢且竖井内烟气分布不均匀，中性层不明显，烟气并没有通过每层的侧向开口向水平方向蔓延;A*=8.8 的竖井烟气图 2烟气蔓延至建筑顶部 Smokeview 图Fig 2Smokeview diagram of smoke spreading to the top of the building蔓延至建筑顶部的时间发生大幅度缩短，烟气到达竖井顶部后开始水平蔓延，水平蔓延的楼层主要为8 14 层，由图 2(c)可看出竖井中性面在第 8 层上下;A*=11.8 的竖井烟气水平蔓延的楼层为11 14层，距离首层火源位置最远，竖井中性面在第 11 层上下，高于 A*=8.8 的竖井。不同竖井烟气蔓延至建筑顶部的时间和蔓延速度见表 1。其中，A*=5.9和 7.1 的竖井相对于 A*=8.8 和 11.8 烟气纵向蔓延时间长、速度慢，这是因为在相同高度下，长径比小的竖井横截面积较大，在相同热释放速率的火灾下竖井内升温速率相对较低，引起竖井内外压差较小，导致烟囱效应不明显。表 1烟气蔓延至建筑顶部的时间和速度Table 1Time and velocity of smoke spreadingto the top of the buildingA*时间/s蔓延速度/(ms1)5.9(6 m 6 m)58.10.617.1(5 m 5 m)61.10.588.8(4 m 4 m)39.80.8911.8(3 m 3 m)37.90.93247Vol 23No 3安全 与 环 境 学 报第 23 卷第 3 期2.2烟气流速变化规律竖井内一旦产生烟囱效应，烟气会加速向高处流动，形成“拔火拔烟”现象。当火灾发展到 207 s，即火源的热释放速率达到最大时，竖井内的速度变化见图 3。由图 3 可知当竖井的 A*=5.9 时，竖井内只有底部烟气流速可达6 m/s，竖井内和竖井顶部烟气流动速度多在 2.5 4.5 m/s;当 A*=7.1 时，只有竖井底部烟气流速较高，竖井中心和顶部烟气流速均不超过 4.5 m/s。而 A*=8.8 和 11.8 的竖井烟气流速与 A*=5.9 和7.1 的竖井烟气流速截然不同，竖井内除顶部区域外烟气流速均达到 6 m/s左右，竖井顶部由于封顶形成顶棚射流，在竖井顶部烟气达到饱和后，烟气接触顶部楼板改变蔓延方向开始通过侧向开口水平蔓延，因此竖井顶部烟气流速稍低，在 4 m/s 左右。其中，能明显观察到 A*=8.8 的竖井顶部烟气流速较低的区域多于 11.8 的竖井，这与竖井的中性面有关。根据烟囱效应产生的现象，在高于中性面的楼层，竖井内烟气会水平向外扩散，对竖井内烟气造成更大的扰动，导致竖井中性面之上的烟气流速略低于中性面之下的烟气流速。根据前文分析可知，A*=8.8 的竖井中性面在建筑第 8 层上下，竖井内烟气在第 8 层之上开始通过竖井的侧向开口水平蔓延，A*=11.8 竖井中性面在建筑第 11 层上下，竖井内烟气在第 11 层之上水平蔓延，因此产生了上述现象。图 3竖井内烟气流速变化Fig 3Velocity variation of smoke in vertical shaft烟气通过竖井蔓延至建筑顶层的时间在竖井A*从 7.1 增至 8.8 时缩短了 21.3 s，时间差最大;竖井内烟气流速在 A*=7.1 时只有少部分区域达到4.5 m/s，而当竖井 A*增至 8.8 时大部分烟气流速均可达到 6 m/s。综合考虑烟气通过竖井蔓延至建筑顶层的时间变化跨度和烟气流速的变化规律，认为在此火源条件下，当长径比在 8 左右时竖井内烟气流速发生突变，烟囱效应明显产生，加速了火灾的蔓延。3烟囱效应下火场温度变化及烟气蔓延规律以 A*=11.8 的竖井为例，当建筑首层发生火灾时，烟囱效应导致建筑中性面之上楼层的火灾危险性大于中性面以下的楼层，根据前文分析可知当竖井 A*=11.8 时，建筑中性面在第11 层上下，因此只对 11 层以上的火场温度变化及烟气蔓延规律进行分析。3.1温度变化规律根据火灾危险性评估，当环境温度达到 65 时人就无法正常呼吸18，保守选取人员安全疏散时的危险临界温度为 60。3.1.1总体温度变化规律图 4 为 11 14 层竖井附近疏散走道的温度云图，烟气通过竖井蔓延至建筑顶部并由竖井侧向开口向水平方向蔓延，在火灾任一阶段，竖井内温度都高于楼层走道温度，每层均呈现出以竖井为“高温中心”向疏散走道的温度衰减规律。其中，12 14 层温度变化趋势相似，11 层距离建筑顶棚较远，不易形成顶棚射流，烟气通过竖井水平蔓延较慢，因此温度上升速率也较低。3.1.2各测点温度变化规律图 5 显示 11 14 层各测点温度总体呈上升趋势，竖井口的温度总是高于同一时间内其他 3 个部位的温度，疏散出口 1 和疏散出口 2 的温度变化规律相近，走道尽头距离竖井口最远，其温度较同一时间的其他 3 个部位温度低。可以看到，在中性面之上的 11 14 层，当热释放速率达到最大时，竖井口的温度均能达到 150 以上，而其余 3 个测点由于烟气蔓延过程中与墙面或楼板的换热均导致了一定的热量损失，均出现了不同程度的温度衰减现象。从人员疏散的角度分析，测点温度到达临界温度 60所需时间从小到大的不同部位依次为竖井口、疏散出口 1、疏散出口 2 和走道尽头，且在 220 s 时均达到 60 以上。3.2烟气蔓延规律3.2.1烟气蔓延概况图 6 为烟囱效应下烟气蔓延的过程。当发生火灾36 s 时，烟气在首层水平蔓延，通过楼层贯通处蔓延至 4 层竖井底部;100 s 时，烟气已通过竖井向上蔓延且从竖井侧向开口水平蔓延至 11 14 层，从图3472023 年3 月张玉涛，等:烟囱效应作用下火灾烟气蔓延规律模拟Mar，2023图 411 14 层总体温度变化Fig 4Total temperature variation of 11 14thfloors图 5不同楼层的温度变化Fig 5Temperature variation at different floors中可明显观察到此时建筑内只有 1 3 层和 11 14层办公区域存在烟气，4 10 层办公区域相对安全;当火灾发生 153 s 时，烟气从 1 3 层外门窗蔓延出并沿着建筑外墙向上蔓延，又通过 4 10 层办公区域的外窗涌入建筑内部，因此 4 10 层办公区域受到了沿着建筑外墙向上爬升的烟气影响;240 s 时，建筑外墙附近基本被烟气包围，建筑内 1 3 层、11 14 层主要受竖井内烟气影响，4 10 层烟气主要受沿建筑外墙先上升后蔓延至建筑内的烟气影响。3.2.2CO 体积分数变化规律暴露在一定体积分数的 CO 中可造成轻度至中度意识障碍，重度可致昏迷甚至死亡。根据有关资447Vol 23No 3安全 与 环 境 学 报第 23 卷第 3 期图 6烟囱效应下烟气蔓延过程Fig 6Smoke spread process under stack effect料，人类严禁在 CO 体积分数为 0.1%的环境中超过30 min，当体积分数达到 0.05%时不能长时间停留19，因此选取 0.05%为临界 CO 体积分数。图 7为 11 14 层各测点的 CO 体积分数，14 层全部测点在 240 s 后达到临界体积分数，时间最快，最高体积分数达 0.07%，13 层各测点 CO 体积分数则在发生火灾后 260 s 超过临界值，12 层竖井口首先达到临界体积分数，其余部位在 320 s 后达到0.05%，11 层只有竖井口 CO 体积分数能达到临界值，其余部位均低于临界值。产生上述现象的原因是:CO 是火灾中可燃物的不完全燃烧产生的，在一定空间内，在距离火源越远的地方，可燃物与空气接触不充分或混合不均匀的程度越高，CO 体积分数增长得越快。烟囱效应下，竖井内外压差较大的楼层由于压力驱动导致整体烟气浓度较高，CO 体积分数也较高。3.2.3能见度变化规律能见度是火灾发生后影响人员疏散逃生的重要指标之一，美国消防工程师协会(Society of FireProtection Engineers，SFPE)消防工程手册 指出人员疏散的最小能见度应该为 13 m20，而最小能见度的选取也可针对不同大小的空间单独确定，以 10 m为影响人员逃生的临界能见度。图 8 为发生火灾后建筑内特殊测点的能见度随时间变化情况。从图 8 可以看出在烟气蔓延的过程中，能见度是陡然下降的，不同测点能见度下降的时间代表了烟气蔓延至相应部位的时间，每层竖井口达到临界能见度的时间相近，约在 70 s 左右。走道尽头达到临界能见度的时间随建筑高度增加逐渐缩短，93 s 时，14 层走道尽头能见度下降到 10 m，130 s时，11 层走道尽头下降到临界能见度且有短暂的波动，这是因为在此条件下，建筑的中性面在 11 层左右，竖井内外近乎无压差，烟气的水平蔓延较为缓慢且无序导致能见度的波动。模型中每层竖井口与走道尽头测点的水平距离为33.3 m，通过计算，11 14层烟气水平蔓延时间和速度见表2。由表2 可知，当5472023 年3 月张玉涛，等:烟囱效应作用下火灾烟气蔓延规律模拟Mar，2023图 7不同楼层 CO 体积分数变化Fig 7CO volume fraction variation at different floors图 8不同测点能见度变化Fig 8Visibility variation of different measuring points烟囱效应产生时，烟气在建筑中性面以上的水平蔓延速度随着层高增加而不断加快，疏散的可能性减小。这也符合理论，竖井内外压差是烟气水平蔓延的主要驱动力，中性面处竖井内外无压差，距离中性面越远的楼层，竖井内外压差越大，烟气水平蔓延速度越快。表 2烟气水平蔓延时间和速度Table 2Horizontal spread time and velocity of smoke层数时间/s蔓延速度/(ms1)1169.80.481243.40.771327.61.211420.41.634结论1)竖井无量纲长径比可作为研究竖井尺寸对烟囱效应影响的指标。当无量纲长径比为 8 左右时竖井内烟气流速发生突变，竖井内大部分区域烟气流速达到 6 m/s，烟囱效应明显。2)烟囱效应产生后，竖井内温度会始终高于楼层走道温度，若火势不加以控制，中性面之上楼层疏散走道温度均会超过临界温度 60;且距离火源越远，CO 体积分数达到临界值的速度越快，人员疏散危险性越大。647Vol 23No 3安全 与 环 境 学 报第 23 卷第 3 期3)烟囱效应产生后，烟气在建筑中性面以上的水平蔓延速度随层高增加而不断加快，中性面以下的楼层受烟气危害较小且建筑底层烟气会沿建筑外墙向上蔓延并从外窗涌入。4)本文未探讨其他因素如火源位置、竖井侧向开口大小等对烟囱效应的影响，未来需要进一步研究。参考文献(eferences):1消防救援局 2020 年全国火灾及接处警情况EB/OL 2021 02 01 https:/www 119.gov cn/article/41kpo4CAQyvFire and escue Department MinistryFire preventionand response in China in 2020 EB/OL 2021 02 01 https:/www 119.gov cn/article/41kpo4CAQyv 2 KLOTE J HA general routine for analysis of stackeffect:NISTI 4588 Gaithersburg，MD:NationalInstitute 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Q，CHENT，LXZMathematicalmodeling of building intelligent evacuation systemJ Fire Science and Technology，2011，30(6):500 504.19 刘世松，马鸿雁，焦宇阳 高层建筑火灾情况下人员疏散研究 J 消防科学与技术，2019，38(6):794798.LIU S S，MA H Y，JIAO Y Y Study on personnelevacuation from high-rise building in fireJ FireScience and Technology，2019，38(6):794 798.20 HULEY M JSFPE Handbook of fire protectionengineering M Berlin:Springer，2016.Simulation study on the law of firesmoke propagation under thestack effectZHANG Yu-tao，CHE Bo，ZHANG Yu-jie(College of Safety Science and Engineering，Xian University ofScience and Technology，Xian 710054，China)Abstract:In order to study the law of smoke propagation causedby stackeffectinhigh-risebuildings，thesmokespreadcharacteristics of four different cross-section dimensions(CSD)of vertical shaft in a high-rise building were compared andanalyzed based on FDS Aspect ratio of the shaft was introducedto judge whether the stack effect phenomenon was obvious or notThe laws of smoke longitudinal spread time and smoke velocity inshaft were obtained A shaft with aspect ratio of 11.8 is selectedto study the generation characteristics of the stack effect and itsinfluence on the distribution of smoke The temperature，COvolume fraction and visibility changes of the floors above theneutral planeofthebuildingwereanalyzedSimulationsillustrated that in the case of 8 MW fire on the first floor of thebuilding，when aspect ratio is around 8，the smoke velocity inthe shaft has a sudden change，and the smoke velocity in mostareas of the shaft reaches 6 m/s，resulting in an obvious stackeffect;the smoke hazards of floors above the neutral plane aremuch greater than those below the neutral plane under stackeffect The horizontal spread speed of smoke above the buildingneutral plane accelerates with the increase of floor height As thefire situation develops，the temperature of the evacuation corridorabove the neutral-plane all exceeds the critical temperature of thesafe evacuation by 60 The further away from the fire，thefaster the CO volume fraction reaches the critical value Thechange of visibility decreases sharply The time to reach thecritical visibility at the shaft mouth of each floor is similar，andthe time to reach the critical visibility at the end of the walkwaydecreases gradually with the increase of building heightKey words:safety engineering;numerical simulation;verticalshaft;stack effect;spread of smoke文章编号:1009-6094(2023)03-0748-08水下隧道排烟阀尺寸对侧向排烟系统烟气蔓延特性影响*梁园1，刘邱林2，徐志胜2，谢宝超2(1 中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京 102600;2 中南大学防灾科学安全技术研究所，长沙 410075)摘要:为探究水下隧道侧向排烟阀尺寸对烟气蔓延特性的影响，依托苏震桃高速公路太湖隧道工程，采用理论分析与FDS 数值模拟等方法，对水下隧道侧向排烟系统烟气蔓延特性展开分析。结果表明:随着排烟量的增加，侧向排烟阀变得越狭长，烟气控制效果越好，侧向排烟系统的排烟效率越高;随着排烟量的增大，每个排烟阀处的局部阻力损失有明显增加;并且随着排烟阀变得越来越狭长，排烟阀处局部阻力损失越小，最大能降低原有损失的 15.6%。提出了排烟阀局部阻力与无量纲排烟量与无量纲排烟阀尺寸之间的拟合关系式。结合排烟效率分析结果，建议排烟阀尺寸(宽 高)选取 4 m 1.5 m。关键词:安全工程;隧道火灾;排烟阀尺寸;排烟效率;烟气层;局部阻力中图分类号:X932文献标志码:ADOI:10.13637/j issn 1009-6094.2021.1550*收稿日期:2021 08 31作者简介:梁园，高级工程师，硕士，从事隧道通风及防灾设计研究，290230308 qq com;谢宝超(通信作者)，副教授，从事结构抗火、火灾烟气流动与控制、火灾疏散与应急管理研究，xiebaochao csu edu cn。基金项目:中国铁建股份有限公司科技研究开发计划项目(2019 B20)0引言隧道建设给交通带来极大的便利1，但其消防安全问题也日益突出2。隧道发生火灾时，由于排烟散热条件差，高温有毒烟雾不易排出，易造成交通堵塞并导致严重伤亡3