道路隧道
近年来，在公路改扩建过程中，由于隧道左右洞之间的距离较大，或者不在同一水平面上，单洞单向行车的隧道逐渐涌现。单洞单向隧道的防灾减灾与应急救援是一大难点，且目前国内外在这方面尚未有成熟理论和工程经验可以借鉴。因此有必要开展相关技术研究，以降低隧道运营阶段的安全风险，为类似隧道的工程设计起到一定的参考作用。
基于PyroSim软件建立隧道火灾数值仿真模型
近年来,在公路改扩建过程中，由于隧道左右洞之间的距离较大或者不在同一水平面上单洞单向行车的隧道逐渐涌现。单洞单向隧道的防灾减灾与应急救援是一大难点。因此有必要开展相关技术研究，以降低隧道运营阶段的安全风险，为类似隧道的工程设计起到一定的参考作用。
基于PyroSim的大口子公路隧道火灾与疏散仿真研究
基于PyroSim软件建立了隧道火灾与人员疏散数值仿真模型，对大口子单洞单向特长公路隧道在不同工况下的温度、CO浓度及能见度的发展变化规律进行了探究。结果显示,利用FDS+EVAC火灾仿真与疏散模型对单洞单向隧道进行仿真模拟是十分可行的，可较好的模拟高温烟流的运动变化规律和隧道内滞留人员的疏散规律；火灾规模和通风风速对火灾时隧道内温度场、CO浓度场和烟雾场的分布影响很大；采用临界风速既能有效控制高温烟气向上游的扩散，又能大限度的保证下游人员的逃生时间，针对大口子隧道，20MW规模和50MW规模的火灾，排烟风速分别推荐采用2.8m/s和3m/s；无论火灾规模和通风风速的大小，综合考虑火灾时隧道内高温烟流的横向分布规律，滞留人员应沿着隧道中线附近进行疏散。
对于长公路隧道，当火灾发生时，隧道内部的烟气扩散特征和诸多因素相关，如隧道纵坡、隧道横截面大小、火源功率大小、阻塞比、纵向通风风速等，不同因素对其烟气运动产生的影响各不相同，根据实际项目自身特点，确定其模拟仿真的数值参数，进行不同因素的影响分析对于分析隧道火灾特征有很重要的现实意义。
结合米溪梁长公路隧道设计参数文件确定PyroSim软件的隧道模型，分析了不同因素对隧道火灾临界风速、温度分布、烟气扩散的影响，发现火源功率越大所需的临界风速越大，当火源功率大于70MW时临界风速增长缓慢，当大于100MW时临界风速维持在4.3m/s不变。随着隧道负坡坡度的增加临界风速显著增大，随着隧道正坡坡度的增大临界风速逐渐减小。阻塞比对临界风速有一定影响。当阻塞比为0~20%时,随着阻塞比的增大临界风速显著下降，由3.2m/s降到2.6m/s；当阻塞比为20%~40%时,随着阻塞比的增大，临界风速缓慢下降由2.6m/s降为2.4m/s，当阻塞比大于40%时，对临界风速基本没有影响。火灾发生时，隧道纵向温度分布呈先升高后减小的变化趋势，火源附近的温度梯度也是先增大后减小，通风和纵坡条件下，温度很高断面逐步向下游移动，出现很高点温度漂移现象。在坡度值小于1.0%时浮力效应不太明显，在坡度大于等于1.5%时随着坡度的增大隧道的浮力效应比较明显,"烟囱效应"形成。
隧道火灾中的临界速度
如果隧道发生火灾，烟雾和加热的燃烧产物会上升到隧道顶部并横向扩散。
根据美国NFPA 502《公路隧道，桥梁和其他限制出入高速公路的标准》将临界速度定义为“在隧道或通道内通向火的通风气流的很小稳态速度，这是防止在隧道或通道内发生分层所必需的火场。”
NFPA 502提供了两个方程，这些方程可通过迭代同时求解，可用于计算临界速度。
其中：
是临界速度（m / sec），
是Froude数因子（0.606），
是坡度因子（液位1），
是重力加速度（m / sec 2），
是隧道的高度（m） ，
是空气中燃烧的热量（kW），
是上游空气的密度（kg / m 3），
是空气的比热（kJ / kg K），
是隧道面积（m 2），
是火场气体的平均温度（K），
是进场空气的温度（K）。
Merve Altay的模型如下所示。该模型长12 m，横截面为0.25 x 0.25 m。在入口处定义通风速度，在出口处使用开放边界条件。火灾使用了圆形通风孔几何形状，并计算了放热率（HRR）以得出所需的实验值。中心火区的网格使用的网格尺寸为0.0083 x 0.0083 x 0.0083 m。入口和出口网格的尺寸为0.0167 x 0.0183 x 0.0167 m。对于2.0 kW的HRR，D * / 10给出的网格尺寸为0.0080 m，因此可以预期火灾区域中的网格足以模拟火灾，但是网格尺寸研究尚未证实这一点。
使用FDS 6.4.0时，该解决方案导致数值不稳定性错误。该问题与动量方程中的斜压扭矩项的计算有关。对于大多数几何形状，FDS 6.4.0中使用的近似值是令人满意的，但是在较长的密封隧道中可能会失败。
为了改进计算，实施了“一种迭代方案，使我们在当前压力迭代方案中迭代“斜压项” p grad（1 / rho），我们使用该方案强制压力和速度在网格边界处匹配。 ” 这似乎可以解决问题，并且如果在进一步测试后得到确认，则将包含在下一版FDS中。
使用具有改进功能的新FDS，已经完成了比例模型隧道的临界速度的一些计算。下图显示了三种不同通风流量（0.5、0.6和0.7 m / s）下温度轮廓的结果。温度的位置可用于确定背层的长度。
这些结果表明，在这种情况下，计算出的FDS临界速度在0.6和0.7 m / s之间。实验测量值为0.67 m / s，因此FDS计算与实验之间具有良好的相关性。
近几年，公路隧道火灾频发，如何建立更安全的火灾防救系统成为社会焦点。
使用FDS和Pyrosim软件对火灾进行模拟，分析隧道在纵向通风控制条件下隧道入口射流风机的临界速度，
以防止发生烟气逆流情况，提高成功逃生和救援的机率。
隧道火灾中的临界速度
