شبیه سازی پخش دود در تونل قطارهای زیرزمینی

هنگام آتش سوزی در تونل ها، ذرات دود و گازهای سمی کشنده ترین آلودگی هستند. جهت کنترل حرکت طولی دود ناشی از آتش سوزی و تخلیه آن از محل آتش سوزی باید سیستم های تهویه و تخلیه مناسب طراحی شوند. سیستم های تهویه طولی معمولا در تونل های طویل استفاده می شوند. از جریان هوای قوی ایجاد شده به وسیله جت فن ها جهت انتقال دود به یک سمت تونل استفاده می شود اما اگر جریان هوای ایجاد شده به وسیله سیستم تهویه طولی خیلی ضعیف باشد، دود در خلاف جهت جریان هوا (بالا دست جریان) حرکت کرده و لایه ی برگشتی ایجاد می شود. دود در هر دو جهت پایین دست و بالادست جریان حرکت می کند. هدف اصلی این مدل نشان دادن برهمکنش بین نیروی اینرسی ایجاد شده به وسیله سیستم تهویه و نیروی شناوری است. در سال های اخیر دینامیک سیالات محاسباتی(cfd) به عنوان ابزاری برای ارزیابی سیستم های تهویه اضطراری(شرایط آتش سوزی) در تونل ها استفاده شده است. در این تحقیق به کمک روش دینامیک سیالات محاسباتی چگونگی گسترش دود و آتش سوزی در فضای بسته مدل کوچک شده تونل با مقیاس کاهش 1/20 مجهز به سیستم تهویه مکانیکی شبیه سازی شده است. در این مدل عددی از چشمه شناوری جهت نشان دادن پلوم آتش سوزی استفاده شده است و تشعشع و افت گرما از دیوارها در محاسبات لحاظ نشده اند. برای شبیه سازی های عددی هشت چشمه شناوری مختلف انتخاب شده اند. برای هر کدام قطر نازل، چگالی و دبی چشمه شناوری بر اساس مدل نیمه تجربی پیشنهاد شده توسط مگرت و واوکیولاین برای آتش سوزی تونلی به دست آمده اند. شرایطی را که با تغییرات جریان هوای طولی، طول لایه ی برگشتی به صفر برسد را شرایط بحرانی گویند. سپس سرعت تهویه بحرانی(کمترین سرعت تهویه طولی برای جلوگیری کردن از تشکیل لایه برگشتی، هنگام آتش سوزی در تونل) اندازه گیری می شود. شبیه سازی های عددی در مدل مقیاس کوچک تونل جهت محاسبه سرعت تهویه بحرانی انجام شده است. در نهایت نتایج شبیه سازی با نتایج آزمایشی موجود مقایسه شده اند که تطابق خوبی را نشان می دهند.