Tünel yangınlarında sıcaklık değişiminin bir modelde deneysel ve nümerik incelenmesi
Experimental and numerical investigation of temperature change during tunnel fires on a model
Yazar: ALİ SERDAR GÜLTEK
Danışman: PROF. DR. ZEYNEP DÜRRİYE BİLGE
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Isı Proses Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Dünyanın çeşitli ülkelerindeki tünellerde yangın olayları yaşanmaktadır.  Tünel geometrisine, trafik durumuna, yangın savunma donanımına bağlı olarak büyük bir yangın birkaç kişiden onlarca kişiye bağlı olarak insanları öldürebilir ve tünel yapısına zarar verebilir. İnsanların yangın anında pratik uygulamaya bağlı olarak maruz kalacağı ısı ve zehirli gaz eşik değerleri standartlarda kabul edilmiştir. Standartlarda tanımlanan ısı akısı değerlerinin yangının ısı yayma değeri ile değişimini ve bir tünel yangınında tahliye boyunca yaşanabilir ortamın sağlanabilirliğini incelemek üzere bir tünelin ölçüleri 1:12 ölçeğinde küçültülerek bir model oluşturulmuştur. 6 metre uzunluğunda ve 0.4 metre çapında modelin üzerine monte edilen yakıcı ünitede LPG gazı kullanılmıştır. Farklı değerlerdeki gaz debileri ile tutuşturulan yakıcı üniteden çıkan yanma ürünü gazların oluşturduğu gaz tabakasının durumu takip edilmiştir. Deney düzeneği üzerinde farklı noktalara monte edilen 24 adet sıcaklık ölçerle birlikte, CO ve O2 gazlarının konsantrasyonu, gaz hızı ve basınç değişimi değerleri deneyler sırasında ölçümlenmiş ve kayıt edilmiştir. Deneysel çalışmaların yanı sıra bir hesaplamalı akışkanlar dinamiği yazılımı olan Fire Dynamics Simulator ile nümerik analizler gerçekleştirilmiştir. Modelle birlikte yürütülen çalışmalarda  bir tünel içinde meydana gelecek yangın olayının, yangın başlangıcından itibaren geçen süreye bağlı olarak tahliyenin gerçekleştirilemez olduğu an ve müdahalede bulunacak insanların can güvenliğini tehlikeye atacak koşulların belirlenmesi amacıyla yürütülen deneysel çalışmaların ve nümerik çalışmaların birbiri ile uyumlu olduğu  görülmektedir.

Abstract:
Fire incidents occur in the tunnels of various countries of the world. Depending on the tunnel geometry, traffic structure, and fire defense equipment, a large fire may cause people to die and cause damage to the tunnel structure. Threshold values for heat and toxic gas emissions that people would be exposed to a fire are defined in standards. To examine the change of the heat flux values that are defined in the standards with the heat release rate of the fire and the viability of the tenable environment during an evacuation in a tunnel fire, a model was created by reducing the dimensions of a tunnel by 1/12. Liquid petroleum gas was used in the burner unit which was mounted on the model with a length of 6 meters and a diameter of 0.4 meters. The status of the gas layer formed by the combustion product gases emitted from the burner unit ignited by different values of gas flow rates was followed. The concentrations of CO and O2 gases, gas velocity and pressure change values were measured and recorded during the experiments, together with 24 temperature gauges mounted on the test setup. In addition to experimental work, numerical analyzes were performed with Fire Dynamics Simulator, a computational fluid dynamics software. Experimental studies and numerical studies carried out with the model in order to determine the instant that evacuation operation will start to impede and hazardous conditions dominate the fire scene and it is observed that results of both studies are in harmony.