Bir karayolu tünelinde olası bir yangın durumu için yangın tahliye sistemlerinin sayısal olarak incelenmesi
Numerical investigation of fire discharge system for a possible fire situation in a highway tunnel
Yazar: SONGÜL SOLMAZ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ TOLGA DEMİRCAN
Kırıkkale Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Günümüz dünyasında ulaşım süresini kısaltması ve kolaylaştırması, ulaşımın mümkün olmadığı yerlerde ise ulaşıma imkan vermesi sebebiyle karayolu tünellerinin sayısının giderek arttığı görülmektedir. Bu duruma paralel olarak, artan nüfus ve artan taşıt yoğunluğu sebebiyle, karayolu tünellerinde gerçekleşen kaza sayısında artış söz konusudur. Karayolu tünellerinde sık gerçekleşen ve en tehlikeli olan kaza tipi ise taşıt kaynaklı yangınlardır. Literatür incelendiğinde karayolu tünellerinde meydana gelen yangınları inceleyen birçok bilimsel çalışma yapıldığı ve yapılmaya da devam ettiği görülmektedir. Fakat halen tüneller içerisinde yanma sonucu oluşan tehlikeli gazların tahliyesi ve yüksek sıcaklıkların güvenli seviyelere indirilmesi amacıyla yapılacak çalışmalara ihtiyaç bulunmaktadır.
Bu amaçla bu çalışma kapsamında 8x8x200 m boyutlarında bir model tünel ele alınmıştır. Bu tünele, tünel girişinden 50 m, 100 m ve 150 m uzaklıklarda olmak üzere toplamda 3 adet aksiyel jet fan yerleştirildiği düşünülmüştür. 5 MW ve 50 MW olmak üzere iki farklı yangın yükü ve tünel girişinden 25 m, 75 m, 125 m ve 175 m uzaklıkta olmak üzere 4 farklı yangın konumu için, olası bir yangın kaynağı, tünel içerisine yerleştirilerek farklı yangın modelleri oluşturulmuştur. Tüm bu yangın modelleri için, tünel içerisine yerleştirilmiş olan 3 adet jet fanın faklı fan hızları ve farklı açıklık kapalılık durumları için sayısal analizler tekrarlanmıştır. Böylelikle yangın boyutunun, yangın konumunun, fan diziliminin ve fan hızının yangın kaynaklı dumanın hareketine, tünel içi sıcaklık, CO ve O2 değerlerine etkisi ayrı ayrı incelenmiştir. Yapılan analizler sonucunda, diğer tüm parametreler sabit iken, artan yangın yükünün tünel içerisinde gerçekleşen sıcaklık, duman ve CO seviyesini artırdığı, O2 seviyesini ise azalttığı belirlenmiştir. Artan fan hızı ise tam ters etki yaparak O2 seviyesini artırırken, duman, sıcaklık ve CO seviyesini azaltmıştır. Tünelin girişine yakın bölgelerde çıkan bir yangında tünel içerisindeki sıcaklık ve duman dağılımının, tünel çıkışına yakın bölgelerde çıkan bir yangına göre daha yoğun olduğu belirlenmiştir. Fanların açıklık ve kapalılık durumunun ise, tünel içerisindeki sıcaklık ve duman dağılımlarını önemli ölçüde etkilediği gözlemlenmiştir.

Anahtar Kelimeler: Tünel Yangınları, Boyuna Havalandırma Sistemi, Duman Kontrolü

Abstract:
In today's world, it is seen that the number of road tunnels is gradually increasing due to shortening and facilitating transportation time and providing transportation in places where transportation is not possible. Parallel to this situation, there is an increase in the number of accidents in road tunnels due to the increasing population and increasing vehicle density. The most dangerous and most dangerous type of accident in road tunnels is vehicle-borne fires. When the literature is examined, it is seen that many scientific studies have been done and continue to be done in the road tunnels. However, there is still a need to carry out works for the evacuation of dangerous gases caused by combustion in tunnels and to reduce high temperatures to safe levels.
For this purpose, a 8x8x200 m model tunnel was investigated in this study. It is thought that a total of 3 axial jet fans were installed in this tunnel, 50 m, 100 m and 150 m from the tunnel entrance. Different fire models were created by placing a possible fire source in the tunnel for two different fire loads, 5 MW and 50 MW, and 4 different fire locations 25 m, 75 m, 125 m and 175 m from the tunnel entrance. For all these fire models, numerical analyzes were repeated for different fan speeds and different opening and closing conditions of 3 jet fans installed in the tunnel. Thus, the effect of fire size, fire position, fan arrangement and fan speed on the movement of fire-induced smoke, in-tunnel temperature, CO and O2 values were investigated separately. As a result of the analyzes, while all other parameters were constant, it was determined that the increased fire load increased the temperature, smoke and CO levels in the tunnel and decreased the O2 level. Increasing fan speed increased the O2 level with the opposite effect and decreased the smoke, temperature and CO level. In a fire near the entrance of the tunnel, it was determined that the temperature and smoke distribution in the tunnel was more intense than a fire near the exit of the tunnel. On the other hand, it was observed that the openness and closeness of the fans significantly affected the temperature and smoke distributions in the tunnel.
Key Words : Tunnel Fires, Longitudinal Ventilation System, Smoke Control