Tez Arşivi

Hakkımızda

Tez aramanızı kolaylaştıracak arama motoru. Yazar, danışman, başlık ve özete göre tezleri arayabilirsiniz.


Orta Doğu Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Anabilim Dalı

An experimental and numerical study on the combustion characteristics of pool fires in tunnels

Tünellerde gerçekleşen havuz yangınlarının yanma karakteristikleri üzerine deneysel ve sayısal çalışma

Teze Git (tez.yok.gov.tr)

Bu tezin tam metni bu sitede bulunmamaktadır. Teze erişmek için tıklayın. Eğer tez bulunamazsa, YÖK Tez Merkezi tarama bölümünde 474907 tez numarasıyla arayabilirsiniz.

Özet:

This work presents the results of experimental and numerical analysis on tunnel fires in an attempt to improve existing knowledge on the fire dynamics and related safety measures in various tunnel fire scenarios. Results are grouped into four parts in which the effects of tunnel wall coating, inclination, tunnel obstruction and existence of secondary fire source in close vicinity were investigated on tunnel fire characteristics. A 1/13 longitudinally ventilated scaled tunnel model constructed based on Froude modeling was used in the experiments with ethanol pools as the fire source. Numerical simulations were carried out using Fire Dynamics Simulator code. The focus was on critical factors in the safety research community including heat release rate (fire load), burning rate of fire and tunnel temperature distribution, which were measured across a wide range of ventilation conditions, pool size and depth. Results emphasized that the overall variations in the burning rates of fires at different ventilation conditions was a function of competing factors that affect the heat release rate, mass transfer coefficient and cooling effect of the airflow. The application of absorptive wall coating led to considerable reduction of radiative heat flux to upstream of fire. Burning rate and the heat release rate of fire showed an increase as high as 125 % under the effect of the secondary fire source, emphasizing the need to account for possible secondary fires in tunnel safety design. In case of blocked fire tests, the results from experiments as well as simulations indicated that due to changes in local ventilation velocity and flow pattern upstream of the fire, heat release rates tend to increase as high as 0.7 MW/m2 compared to un-blocked fire under certain test conditions. It was also shown that tunnel inclination is an influential parameter that affects the smoke movement and ventilation requirements of tunnel considerably.

Summary:

Bu çalışmada tünel yangınlarının dinamiği ve ilgili güvenlik önlemlerinin daha iyi incelenmesi amacıyla, çeşitli yangın senaryoları deneysel ve sayısal olarak analiz edilmiştir. Bu kapsamda, tünelin duvar kaplama malzemesinin, eğiminin, yangının akış yukarısındaki blokajın ve olası ikincil yangın kaynaklarının tünel yangınlarının karakteristikleri üzerinde etkisi dört ayrı bölümde irdelenmiştir. Deneysel çalışmalar Froude modelleme yöntemi ile inşa edilmiş 1/13 ölçekli tünel modeli üzerinde etanol havuz yangınları kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Yangın simülasyonu ise Fire Dynamics Simulator kodu ile modellenmiştir. Yangın güvenliği açısından oldukça önem taşıyan ısı salınım hızı (yangın yükü), yanma hızı ve sıcaklık dağılımı gibi kritik parametreler değişen havalandırma hızı, havuz boyutu ve derinliğinde incelenmiştir. Sonuçlar yangının yanma hızının farklı havalandırma hızlarında değişmesinin havalandırmanın soğutucu etkisini, yangının ısı salınım hızını ve yanma kütle transferi katsayısını etkileyen yarışan faktörlere bağlı olduğunu göstermektedir. Soğurucu tünel kaplama malzemesi uygulanarak, yangının akış yukarısındaki ışınımsal radyasyon yükü önemli biçimde düşürülmüştür. Bitişik yangının ana yangın ile etkileşiminden dolayı, yangının yanma hızı ve ısı salınım hızı yaklaşık % 125'e kadar artış göstererek, olası ikincil yangın etkisinin güvenlik sistemleri gereksinimlerinin tasarımında muhakkak hesaba katılması gerektiğini vurguladı. Tünel blokajı etkisini inceleyen deneyler ve sayısal modelleme sonuçları serbest yangın sonuçları ile karşılaştırılmış ve ısı salınım hızının 0.7 MW/m2'ye varan artışı gözlemlenmiştir. Ayrıca tünel eğiminin tüneldeki duman hareketi ve havalandırma gereksinimleri üzerinde önemli ölçüde etkili olduğu tespit edilmiştir.