Some effects on natural ventilation system for subway tunnel fires

A series of experiments, using a 1:15 model tunnel, were designed in accordance with the Froude conservation approach to investigate the influential parameters on temperature distributions in tunnel fires with natural ventilation. The effect of parameters such as fire size, shaft length and height were investigated. A natural ventilation system was achieved by introducing four vertical shafts spaced at 4 m in the ceiling of the tunnel. In the study reported in this paper, propane gas, located on the floor of the tunnel, was used to simulate the fire source which produced heat release rates in the range of 3.61kW to 12.2 kW. The smoke temperature distributions along the tunnel ceiling and in the vertical direction along the tunnel length were measured using K-type thermocouples trees. Based on the fire plume theory, a dimensionless temperature was defined and it was found that the fire size did not have a major effect on the dimensionless temperature. Despite the fact that the shaft sizes did not significantly affect the distribution of the temperature in the near-field of the fire, they did influence the temperature values with the temperatures dropping with the increase of shaft size. Based on the one-dimensional theory and rational assumptions, two formulas were developed to predict the ceiling longitudinal temperature distribution in tunnel fires with natural ventilation.On a con\ue7u une s\ue9rie d?exp\ue9riences, en utilisant une maquette de tunnel \ue0 l?\ue9chelle 1:15, en conformit\ue9 avec l?approche de conservation bas\ue9e sur le nombre de Froude, pour \ue9tudier les param\ue8tres influents sur les valeurs de r\ue9partition de la temp\ue9rature dans des incendies en tunnel avec a\ue9ration naturelle. On s?est pench\ue9 sur l?incidence de param\ue8tres tels que l?ampleur du foyer, ainsi que la longueur et la hauteur internes du tunnel. Un syst\ue8me d?a\ue9ration naturelle a \ue9t\ue9 mis en ?uvre par l?introduction dans le plafond du tunnel de quatre (4) puits verticaux espac\ue9s les uns des autres de 4 m. Dans le cadre de l?\ue9tude dont fait \ue9tat notre document, du gaz propane a \ue9t\ue9 utilis\ue9 sur le sol du tunnel pour simuler la source de l?incendie, laquelle produisait des d\ue9gagements de chaleur de l?ordre de 3,61 kW \ue0 12,2 kW. Les valeurs de r\ue9partition des temp\ue9ratures de la fum\ue9e le long du plafond du tunnel et dans la direction verticale sur sa longueur ont \ue9t\ue9 mesur\ue9es au moyen d?arbres de thermocouples de type K. Sur la base de la th\ue9orie relative aux panaches de flammes, une temp\ue9rature adimensionnelle a \ue9t\ue9 d\ue9finie, et l?on a d\ue9couvert que l?ampleur du foyer n?influait pas de fa\ue7on appr\ue9ciable sur la temp\ue9rature adimensionnelle. Bien que les dimensions du puits ne jouaient pas de fa\ue7on significative sur la r\ue9partition de la temp\ue9rature dans le champ proche de l?incendie, elles influen\ue7aient tout de m\ueame les valeurs de temp\ue9rature, celles-ci \ue9tant d?autant plus basses que le puits \ue9tait de grande dimension. Selon la th\ue9orie unidimensionnelle et les hypoth\ue8ses rationnelles, deux (2) formules ont \ue9t\ue9 d\ue9velopp\ue9es pour pr\ue9dire la r\ue9partition longitudinale au plafond des valeurs de temp\ue9rature dans les incendies en tunnel avec a\ue9ration naturelle.Peer reviewed: YesNRC publication: Ye