شبیه سازی عددی اتش و دود در تونل با در نظر گرفتن اثرات تشعشع و جابه جایی آزاد

در این پروژه به منظور بررسی نحوه شکل گیری و گسترش آتش و دود در تونل، شبیه سازی بر روی تونلی با ابعاد واقعی صورت گرفته است. ابتدا به منظور اعتبار سنجی نتایج حاصل از شبیه سازی آتش در تونل با استفاده از کد تجاری cfx، شبیه سازی بر روی تونلی مقیاس کوچک انجام شده است. در این شبیه سازی مدل های توربولانسی مختلفی مورد استفاده قرار گرفتند که در بین مدل های مورد استفاده نتایج حاصل از مدل های و از دقت قابل قبولی برخوردارند. در شبیه-سازی های انجام شده علاوه بر اینکه اثرات شناوری با استفاده ازمدل " بویانسی کامل " مدل سازی شده، تاثیرات شناوری با در نظر گرفتن ترم های تولید و میرایی بویانسی آشفته در معادلات k و لحاظ شده است. نتایج نشان می دهند در صورت استفاده از ترم های تولید و میرایی بویانسی، دقت پیش بینی جریان به شکل محسوسی افزایش می یابد.در صورت استفاده از hrr به جای مدل سازی احتراق، دماهای پیش بینی شده مقادیر بیشتری از موارد اندازه گیری شده، خواهند داشت. شبیه سازی نهایی بر روی بخشی از خط مترو اصفهان به طول 2/778 متر انجام شده که در آنماکزیمم میزان نرخ حرارت آزاد شده در حدود 9/11 مگاوات در نظرگرفته شده است. در طی روند آتش سوزی پلوم حرارتی به دلیل دمای زیاد هوای زیر قطار تشکیل می شود. این پلوم حرارتی به سمت بالا حرکت می کند اما با حرکت در مسیر تونل و اختلاط با هوای سرد از مقدار دمای این پلوم حرارتی کاسته می شود. در تونل مورد بررسی مقدار سرعت بحرانی m/s 394/2 بدست می آید که مطابق با نمودارهای تجربی است. قبل از شروع به کار فن ها دود بیش از 200 متر در بالادست نفوذ کرده و پس از 1200 ثانیه، پایین دست جریان کاملا تحت تاثیر تهویه تونل قرار گرفته است. هرچند که دما در این نواحی همچنان بیشتر از 50 درجه سانتیگراد است ولی نسبت به زمان های قبل به شکل قابل ملاحظه ای کاهش یافته است. مقایسه توزیع دماهای پیش بینی شده نشان می دهد، به جز در نقاط نزدیک به آتش درسایر نقاط مقادیر پیش بینی شده توسط مدل dtrm کمتر ازمقادیری است که در حالتی که اثرات تشعشعی در نظر گرفته نشده، به دست آمده است. در واقع می توان گفت اثرات تشعشع در کاهش دمای محیط تونل تاثیر بسزایی دارد.