Not: Bu çalışma, Eylül 2008'de TurkCADCAM.net portalından yayına başlamıştır.

1. Önemi

Tünel inşaatlarının ilk yıllarında, havalandırma mühendisleri normal çalışma durumu için tasarım yaparken son 10 yılda tasarım dışı (off-design) durumlar için de çalışmalar yapılmaktadır. Tasarım dışı operasyonun en önemli maddesi ise tünelde çıkacak olası yangındır. Mart 1999'da Mont Blanc tünelinde 39, Mayıs 1999'da Tauern tünelinde 12 ve Kasım 2000'de Kitzsteinhorn tünelinde 155 kişi yanarak ya da dumandan zehirlenerek hayatını kaybetmiştir. Bu trajik olayların sonucunda tünel güvenliği için değişik yangın senaryolarında havalandırma performansının tasarım aşamasında incelenmesinin önemi anlaşılmıştır.

2. Metodoloji

Yangın senaryolarının incelenmesi için iki yol izlenebilir. Bir tanesi küçük ölçekli bir model oluşturulup burada yangın çıkartılarak deneysel inceleme yapılır. Bu oldukça maliyetli ve zor bir tercihtir. Diğer bir yöntem ise Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) / Computational Fluid Dynamics (CFD) yazılımları ile senaryoların bilgisayar ortamında simülasyonudur.

Hesaplamalı akışkanlar dinamiği çözümlerini ise iki başlık altında inceleyebiliriz. Bir tanesi göreli olarak daha eski bir yöntem olan, tek boyutlu sistem modellemesi, diğer ise daha detaylı inceleme yapılabilen ve daha kapsamlı bir yöntem olan 3 boyutlu modellemedir. Geçmiş yıllarda tek boyutlu sistem simülasyon yazılımları tünel yangın senaryolarının incelenmesinde daha sık kullanılırken, bilgisayar hızlarının artması ile artık 3 boyutlu yazılımlara daha fazla önem verilmiştir. 3 boyutlu HAD yazılımlarının tek boyutlu yazılımlara olan üstünlüğü gerçek geometrinin birebir modellenebilmesi, yani merdiven çıkışları, fan odası, damper, tren gibi geometrilerin aslına sadık olarak oluşturulması, akış denklemlerini sadeleştirmeden çözmesi ve bütün bunların sonucu olarak çok daha gerçekçi ve hassas sonuçların alınmasıdır. Tek boyutlu kodlar ise bütün yeraltı sisteminin makro boyutta incelenmesinde ön tasarım aşamasında halen değerli bilgiler vermektedir. Şekil 1'de tek boyutlu bir model ile 3 boyutlu modelindeki detay gösterilmiştir.

Şekil 1. Tek boyutlu ve 3 boyutlu modeller

Şekil 2. İstasyonda detay