地下街に発生した可燃性混合気中を伝播する火炎に対する障害物の影響

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06680416
• Research Institution: Nagaoka National College of Technology
• Principal Investigator: 石田 博樹 長岡工業高等専門学校, 電子制御工学科, 助教授 (70176197)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 外川 一仁 長岡工業高等専門学校, 電子制御工学科, 助手 (10197858)
• Keywords: 地下街通路 / 火災安全 / 火炎伝播 / 可燃ガス層 / 障害物 / 傾斜角度 / 圧力変動

Research Abstract

地下街内の火災がもたらす被害は筆舌に尽くし難いものであるが、地下街内に発生し、地面上や天井に滞留した層状の可燃性ガス中を伝播する火災の動きが地下街内の障害物によりどのような影響を受けるかについては、国内外を通して研究例がきわめて少なく、未解明な問題が多く残っている。本研究は、地下街内に発生し、滞留した層状の可燃性ガスの中を伝播する火炎を想定したモデル実験を行い、伝播する火炎に対する地下街内設備等の障害物の影響を、理論と実験の両面から詳しく検討し、その結果をもとに現象のコンピユ-タ・シュミレーションを行なうことにより、スケール効果を検討し、社会システムにおける安全工学の立場から、地下街内の設備等による伝播火炎の遅延や阻止に関する火災安全対策上の有用な知見を得ることを目的とした。地下街の通路の天井に層状の可燃性ガスが停溜している中を伝播する火炎、及び、それに対する天井の障害物の影響を、当研究室にある火炎伝播実験施設(長さ100cm、断面積160cm^2)を用い、実験的に検討した。伝播する火炎の動きは光学的手段(高速シュリーレン撮影、レーザー計測、等)を用いて詳細に解析し、また、地下街通路モデルの形状や障害物の規模と形状も可能なかぎり変化させて実験を行なった。実験では可燃性ガスとしてメタンを用いた。モデル通路の天井に停溜した層状の未燃ガスの中を伝播する火炎の速度は通路の傾斜角度により定常ではなく、また、火炎の伝播に伴う地下通路内の圧力の変動の様子も、通路の傾斜角度により変わる。障害物や可燃ガス層の厚さが伝播火炎に加速、減速の両効果をもたらすことがわかった。これらの実験結果と解析をもとに、地下街の天井に沿って伝播する火炎の挙動に対する通路内障害物の影響(加速、減速、旋回、消炎、等)について、現象の理論モデル化とコンピユ-タ・シュミレーションを試み、スケール効果を検討している。