Analisi della dinamica del backlayering di fumi negli incendi in galleria

In the context of investigating fire dynamics in confined spaces, with a specific focus on road tunnels, the phenomenon of backlayering gains particular significance due to the substantial negative impact it imparts on such incidental events. Backlayering occurs when the smoke from a fire diffuses in the opposite direction to the flow of longitudinal ventilation. Given that the ventilation velocity aligns with the tunnel's direction of travel, this type of phenomenon presents a substantial challenge to the health of occupants and rescue operations. This thesis presents a comprehensive analysis of the backlayering phenomenon in the case of tunnel fires, ranging from the mechanisms of fire propagation in confined spaces to the examination of key parameters influencing its dynamics. The adopted approach integrates numerical analyses with simulations of real-scale incidental events, facilitated by the Fire Dynamics Simulator (FDS), a Large Eddy Simulation (LES) computational fluid dynamics model designed for studying fluid-related issues generated and mobilized by a fire. Through this thesis, the objective is to contribute to the understanding of dynamics characterizing the backlayering phenomenon, delving into its behavior based on major parameters of interest, such as the physical characteristics of the fire and ambient boundary conditions. Additionally, the results of this study have been compared with data extracted from literature studies, primarily supported by experiments on small-scale models. Consequently, this thesis aims to contribute to understanding how parameters evaluated on a real scale influence backlayering length, with the goal of providing further insights into how to estimate it coherently with the results of the most reputable studies in the literature.

Nel contesto dello studio delle dinamiche degli incendi in ambienti confinati, con particolare attenzione alle gallerie stradali, assume particolare rilevanza il fenomeno di backlayering a causa del significativo impatto negativo che tale accadimento produce in questo tipo di eventi incidentali. Il backlayering si verifica quando vi è una diffusione dei fumi prodotti dall’incendio in direzione opposta alla velocità di ventilazione longitudinale. Dato che quest’ultima coincide con il verso di percorrenza della galleria, questo genere di fenomeno costituisce un significativo problema per la salute degli occupanti e per le operazioni di soccorso. Questo elaborato di tesi propone un’analisi approfondita del fenomeno di backlayering in caso di incendi in galleria: dai meccanismi di propagazione del fuoco in ambiente confinato fino allo studio dei parametri chiave che ne influenzano la dinamica. L’approccio adottato integra analisi numeriche a simulazioni di eventi incidentali in scala reale. Ciò viene svolto con l’ausilio di Fire Dynamics Simulator (FDS), modello di calcolo Large Eddy Simulation (LES) di fluidodinamica computazione per lo studio dei problemi legati ai fluidi generati e movimentati da un incendio. Attraverso questa tesi, si mira a contribuire alla comprensione delle dinamiche caratterizzanti il fenomeno di backlayering, approfondendone il comportamento in funzione dei maggiori parametri d’interesse, come le caratteristiche fisiche dell’incendio e le condizioni al contorno ambientali. Inoltre, i risultati di questo elaborato sono stati confrontati con i dati estrapolati da studi presenti in letteratura, i quali sono corroborati principalmente da esperimenti su modellini in piccola scala. Per questo motivo, attraverso il presente elaborato di tesi si vuole contribuire a comprendere in che modo i parametri valutati su scala reale influenzano la lunghezza di backlayering, con l’obiettivo di fornire ulteriori indicazioni su come stimarla coerentemente con i risultati dei più accreditati studi in letteratura.