Abstract Smoke is one of the important causes of tunnel fire casualties. The critical velocity and smoke back-layering length are important parameters of smoke control in the tunnel. This paper focused on experimentally studying the characteristics of the critical control parameter (such as, critical velocity, transition velocity) and smoke back-layering length induced by carriage fire in the longitudinal ventilated tunnel, which has not been quantified in previous studies. Overall, many repeatable test conditions were involved on different fire heat release rate (HRR), the longitudinal ventilation velocity and opening sizes. It is found that, when the fire heat release rate in the tunnel is small, the critical velocity increases with the increasing heat release rate. The critical velocities will no longer change when the fire heat release rates further increases to a certain value. The relationship between dimensionless smoke back-layering length and critical velocity is piecewise function. With the longitudinal ventilation velocity increasing to a certain value, the smoke back-layering length will become not sensitive to variations with the longitudinal ventilation velocity any more. So, for this part, the new parameter called “transition velocity” implies that the dimensionless smoke back-layering length changes slowly with the dimensionless critical velocity. Then, the dimensionless correlation of smoke back-layering length and transition velocity induced by carriage fire in ventilated tunnel was proposed.

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通风隧道运输火灾引起的过渡速度和烟气回卷长度的试验研究

摘要 烟雾是造成隧道火灾人员伤亡的重要原因之一。临界速度和烟气返排长度是隧道烟气控制的重要参数。本文重点通过实验研究纵向通风隧道中运输火灾引起的临界控制参数（如临界速度、过渡速度）和烟气背层长度的特性，这些特性在以前的研究中没有被量化。总体而言，许多可重复的测试条件涉及不同的火灾热释放率 (HRR)、纵向通风速度和开口尺寸。研究发现，当隧道内火灾放热率小时，临界速度随着放热率的增加而增加。当火热释放率进一步增加到一定值时，临界速度将不再变化。无量纲烟背层长度与临界速度之间的关系是分段函数。随着纵向通风速度增加到一定值，烟气背层长度对纵向通风速度的变化不再敏感。因此，对于这部分，称为“过渡速度”的新参数意味着无量纲烟气背层长度随无量纲临界速度缓慢变化。在此基础上，提出了通风隧道内运输火灾引起的烟气背层长度与过渡速度的无量纲相关性。无量纲烟背层长度与临界速度之间的关系是分段函数。随着纵向通风速度增加到一定值，烟气背层长度对纵向通风速度的变化不再敏感。因此，对于这部分，称为“过渡速度”的新参数意味着无量纲烟气背层长度随无量纲临界速度缓慢变化。在此基础上，提出了通风隧道内运输火灾引起的烟气背层长度与过渡速度的无量纲相关性。无量纲烟背层长度与临界速度之间的关系是分段函数。随着纵向通风速度增加到一定值，烟气背层长度对纵向通风速度的变化不再敏感。因此，对于这部分，称为“过渡速度”的新参数意味着无量纲烟气背层长度随无量纲临界速度缓慢变化。在此基础上，提出了通风隧道内运输火灾引起的烟气背层长度与过渡速度的无量纲相关性。烟气背层长度对纵向通风速度的变化不再敏感。因此，对于这部分，称为“过渡速度”的新参数意味着无量纲烟气背层长度随无量纲临界速度缓慢变化。在此基础上，提出了通风隧道内运输火灾引起的烟气背层长度与过渡速度的无量纲相关性。烟气背层长度对纵向通风速度的变化不再敏感。因此，对于这部分，称为“过渡速度”的新参数意味着无量纲烟气背层长度随无量纲临界速度缓慢变化。在此基础上，提出了通风隧道内运输火灾引起的烟气背层长度与过渡速度的无量纲相关性。