Enhancing Fire Safety in Urban Bifurcated Tunnels: An Investigation of Slope and Curvature Effects on Fire Dynamics and Smoke Temperature Distribution

Diese Studie geht den kritischen Aspekten des Brandschutzes in verzweigten städtischen Tunneln nach und konzentriert sich auf den Einfluss von Neigung und Krümmung auf Branddynamik und Rauchtemperaturverteilung. Durch eine Kombination von Modellversuchen und numerischen Simulationen untersucht die Forschung, wie diese strukturellen Merkmale die Flammenmorphologie, die Hochtemperaturrauchstandorte, die maximale Rauchtemperatur und die Längstemperaturdämpfung beeinflussen. Die Ergebnisse zeigen, dass der Tunnelhang den Rauchfluss und die Temperaturverteilung signifikant beeinflusst, wobei ein erhöhtes Gefälle die Rauchbewegung flussabwärts aufgrund des Stapeleffekts beschleunigt. Umgekehrt haben Variationen in der Tunnelkrümmung subtilere Auswirkungen, wobei die maximale Rauchtemperaturverschiebung in unterschiedlichen Krümmungsradien bei etwa 20 K liegt. Die Studie stellt eine klare Verbindung zwischen den strukturellen Merkmalen von Gabeltunneln und der Brandthermie her und unterstreicht die entscheidende Rolle des Gefälles in widerstandsfähigen Tunnelsystemen. Mathematische Vorhersagemodelle für den maximalen Anstieg der Rauchtemperatur und die Längstemperaturdämpfung wurden entwickelt und validiert und bieten wertvolle Anwendungen in der Infrastrukturplanung und im Notfallmanagement. Die relativen Fehler lagen innerhalb von 20%, wenn man die prognostizierten Werte mit früheren experimentellen Daten verglich, was die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Modelle zeigte. Diese Forschungsarbeiten schließen eine kritische Lücke in der Literatur, indem sie die spezifischen Auswirkungen von strukturellen Merkmalen auf die Branddynamik systematisch untersuchen, wesentliche Werkzeuge zur Risikobewertung bereitstellen und die Evakuierungsverfahren bei Tunnelbränden optimieren.