Analisi dell'interazione tra ventilazione e propagazione dei fumi per incendi in galleria

The purpose of the present work is to analyze the evolution of a complex scenario of a tunnel fire through a fluid dynamic computational simulation. The Fire Dynamics Simulator software (FDS) made it possible to study the backlayering phenomenon, typical in tunnel fires, consisting in the movement of the smoke flow upstream of the fire, against the longitudinal ventilation velocity activated by the firefighting systems. Specifically, aspects concerning the interaction between longitudinal ventilation, heat release rate, geometry of tunnel cross section and backlayering were examined. First, a fluid dynamic model of a tunnel fire was developed, to validate the experimental tests of the YuanJiang Tunnel (Hu et al., 2006) by comparing model results with measured experimental temperatures throughout the tunnel. Then, a parametrical analysis of the fluid dynamic model was carried out. Some simulations were performed with the variation of some key parameters: ventilation velocity, geometry of tunnel cross section and heat release rate. Eventually, these results were compared with the relations early developed by Li et al (2010) and Li & Ingason (2017), both of them based on a dimensionless approach; and the velocity of the backlayering advancement was evaluated according to the modified parameters.

Il presente lavoro si propone di analizzare l’evoluzione dello scenario complesso di un incendio in galleria, realizzando una simulazione di fluidodinamica computazionale. Grazie al software Fire Dynamics Simulator (FDS), è stato possibile studiare le dinamiche che governano il backlayering, un fenomeno tipico degli incendi in galleria, che consiste nella diffusione del fumo di combustione in direzione opposta alla ventilazione longitudinale azionata dai sistemi di sicurezza antincendio. In particolare, si sono approfonditi gli aspetti che riguardano l’interazione tra la ventilazione longitudinale, la potenza dell’incendio, la geometria della sezione trasversale del tunnel ed il backlayering. Dapprima si è sviluppato un modello fluidodinamico di un incendio in galleria, effettuando un’operazione di convalida dei risultati sperimentali ottenuti da Hu et al. (2006) nel YuanJiang Tunnel. Successivamente si è svolta un’analisi parametrica delle simulazioni variando alcuni parametri chiave: velocità di ventilazione, geometria della sezione trasversale e potenza d’incendio. Infine, si sono confrontati i risultati delle simulazioni con alcune correlazioni di letteratura, basate su un approccio adimensionale, che descrivono l’estensione del backlayering. In particolare, si è studiata la velocità di avanzamento del backlayering in funzione dei parametri analizzati, proponendo alla fine una nuova correlazione che descrive la lunghezza di backlayering.