Enine havalandırma sistemine sahip bir tünelde yangın kaynaklı dumanın tahliyesinin sayısal yöntemle incelenmesi
Numerical analysis method of evacuation of fire smoke in a tunnel with transverse ventilation system
Yazar: BURCU ALPGİRAY
Danışman: PROF. DR. NURİ YÜCEL
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada 1/20 ölçekli bir karayolu tünelinde yangın kaynaklı dumanın tahliyesi, enine havalandırma sistemi kullanarak FLUENT yazılımı ile analiz edilmiştir. Analizlerde, Standart k-ε türbülans modeli kullanılmıştır. Fan grupları farklı kombinasyonlar ile çalıştırılmıştır. 10 MW birim zamandaki ısı yayılımı (HRR) sahip yakıt havuzunun tünelin 5 ayrı bölgesinde konumlandırıldığı yangın senaryoları için 5, 10, 15, 25, 35, 40 ve 50. saniyelere göre simülasyon sonuçlarından elde edilen sıcaklık, hız dağılımları tünelin farklı kesitlerinde incelenmiştir. Yangın havuzu bölgelerinden CO2/hava karışımı tünel ortamına yayılmaktadır. Tünel giriş hava hız değeri 5 m/s olarak alınmıştır. Yangın kaynaklı duman hareketinin kütle debileri için literatürdeki deneysel çalışmalardan kaynak edinilmiştir.  Yangın havuzu tünelin merkezindeyken; tünelin girişi, merkezi ve çıkışındaki 3 fan grubunun da aynı anda çalışması durumunda kirli havanın en iyi tahliye edildiği sonucuna varılmıştır. Bulunan analiz sonuçlarına göre, yangında insanların tahliye edileceği bölge tespit edilmiştir. Tünelin üst kısmında biriken kirli hava karışımının tamamı, emme fanları yardımıyla tünel içerisine dağılmadan kolayca tahliye edilmektedir. Fan gruplarının çalışma sırası, havalandırma türü, tünelin geometrisi, ısı yayılım oranının, yangında duman tahliyesi üzerinde önemli bir parametre olduğu kanaatine varılmıştır ve elde edilen tüm sonuçlar literatürdeki benzer çalışma sonuçları ile uyum içindedir.

Abstract:
In this study, evacuation of fire-induced smoke using transverse ventilation system in 1/20 scaled highway tunnel was analyzed by CFD software. In the analysis, the standard k-turbulence model was used. Fan groups are operated with different combinations. The fire simulations were performed for heat release rate of 10 MW fire scenarios for fuel pool located at five different regions of station according to 5, 10, 15, 25, 35, 40 and 50th seconds. The results of temperature and critical velocity have been analyzed in different cross sections of the tunnel. From the pool of fire CO2 / air mixture is spread over the tunnel environment. Tunnel air entrance velocity is 5 m/s. Mass flow of fire-induced smoke movement was obtained from sources of experimental studies in the literature. While fire pool is at the center of the tunnel, the best case for polluted air evacuation is obtained by placing three fan groups in the entrance, middle and exit of the tunnel. According to the analysis results, regions where people can be evacuated in case of fire have been identified. All the accumulated dirty air mixture in the tunnel roof, without dispersion into the tunnel were discharged easily with the aid of suction fans. It was concluded that the order of the fan group work, ventilation type, tunnel geometry and the rate of heat dissipation were important parameters on smoke evacuation. The obtained results are in accordance with all the other studies in the literature.