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Schutz vor Brandunfällen in Tunneln

Die Konstruktion von Tunneln, Minen und anderen unterirdischen Bauwerken wie U-Bahn-Stationen und Passagen muss mit großer Sorgfalt und unter Einhaltung schärfster Sicherheitsvorkehrungen erfolgen. Ein neu entwickeltes Modell auf der Basis der Numerischen Fluiddynamik hilft den Ingenieuren künftig bei der Analyse der Rauchausbreitung und der Luftströmungen bei Tunnelbränden. Mit seinen robusten Funktionen zur Computersimulation ermöglicht es ein optimales Tunneldesign mit größtmöglichem Schutz bei Brandunfällen.
Schutz vor Brandunfällen in Tunneln
Zu den erstaunlichsten Ingenieurleistungen der Welt gehören Tunnel. Diese Bauwerke ermöglichen nicht nur Bergbauaktivitäten unter Tage, sondern dienen auch als Schnelltransportwege. Diese von der Umwelt abgetrennten geschlossenen Systeme müssen sicher konstruiert sein, da sie ja von Menschen benutzt werden. Doch für eine Konstruktion mit wirksamen Sicherheitsvorkehrungen gegen einen Brand oder Rauchausbreitung sind umfassende experimentelle Studien nötig, die nicht reproduzierbar, schwierig zu kontrollieren, gefährlich, destruktiv und teuer sind.

Alternativ dazu wurde deshalb bereits ein Modell zu Numerischen Fluiddynamik (Computational Fluid Dynamics, CFD) entwickelt, das geeignet die Wege aufzeigen kann, auf denen sich Flammen und/oder Rauch in Tunneln, Minen und anderen unterirdischen Räumen ausbreiten. Dieses Modell hilft bei der Untersuchung der Entlüftung und des Brandverhaltens von unterirdischen Räumen. Es schafft ein besseres Verständnis für die von einem Brand ausgelösten Luftströmungen und führt so zur Konstruktion oder zu Konstruktionsverbesserungen für extrem sichere Tunnel.

Das Modell basiert auf dem kommerziell CFD-Softwareprogramm STAR-CD und nutzt Simulationsverfahren nach dem aktuellen Stand der Technik für eine dynamische Simulation unterschiedlicher Szenarien in einem dreidimensionalen System. Für Untersuchungen zur Flammen- und Rauchausbreitung in der Luftströmung im Tunnel steht eine große Auswahl an Simulations-Tools zur Verfügung. Dazu gehören Module zur Analyse des Verbrennungsablaufs und der anisotropen Turbulenz, zur Charakterisierung der Rauchentwicklung, zum Austausch von Strahlungswärme zwischen Rauch und Oberflächen sowie zum Konvektionswärmeübergang an Oberflächen. Darüber hinaus kann der Anwender die Brandauswirkungen und die Wechselwirkungen der Luftströmungen im gesamten Tunnelsystem visualisieren.

Die Simulation von experimentellen Ergebnissen aus einem Projekt führte zu einer erfolgreichen Validierung des Produkts. Mit dessen leistungsfähigen Funktionen zur Computersimulation ist es nun möglich, alternative Entwürfe für die Geometrie und die Ventilationssysteme eines Tunnels eingehend zu studieren. Das Simulationsmodell ermöglicht es den Ingenieuren, in kurzer Zeit sehr viel mehr Konstruktionsalternativen zu untersuchen, stellt ihnen mehr Informationen über jede der untersuchten Konstruktionen zur Verfügung und führt so schließlich zu besseren Konstruktionen. Man erwartet, dass das Modell den Konstruktionsprozess erheblich rationalisieren und optimale Konstruktionen oder solche mit Hochleistungs-Ventilationssystemen für den Fall eines unterirdischen Brandes ergeben wird. Das Produkt kann entweder zur Bewertung von Entwürfen oder für Unfalluntersuchungen herangezogen werden.

Verwandte Informationen

Datensatznummer: 80524 / Zuletzt geändert am: 2005-09-18
Bereich: IT, Telekommunikation