双洞单向公路隧道互补式通风横通道相关参数研究

摘要

对于公路隧道通风系统通风方式的选择,在满足正常运营安全的情况下,力求通风方式简单,通风系统规模小,运营费用低。公路隧道双洞单向互补式通风技术在国内外隧道工程中已经得到了实施,这种新的通风方式逐渐成为双洞单向公路隧道通风的主要研究方向。本文依托福建某双洞单向公路隧道对互补式通风技术关键因素——横通道及其相关参数进行研究。
　　双洞单向互补式通风技术适用于有一定坡度、左右线需风量差异大、且线间距较近的隧道。论文根据隧道远近期交通量,按照《公路隧道通风照明设计规范》(JTJ026.1-1999)分别计算出了该隧道左右两线的需风量。根据横通道位置的选取计算方法确定了横通道的合理位置,同时计算分析了横通道间距改变对交换风量大小的影响,结合CFD进行数值模拟计算结果,分析研究了横通道的间距、数目及位置对通风效果的影响。
　　根据物理模型相似律,建立了隧道模拟试验模型。针对一条车行横通道、一条人行横通道的工况进行模型试验。左右线入口处风机模拟车辆活塞风,采集分析车辆活塞风作用下模型不同位置处断面速度分布。根据模型试验结果验证了数值模拟方法的可行性,同时分析了数值模拟结果误差产生的原因。
　　运用ANSYS/FLOTRAN单元,根据隧道实际尺寸采用直角坐标系建立几何模型,针对长度为1000m的隧道,横通道数目相同工况下,模拟分析了横通道间距对隧道内速度场的影响;在横通道间距不变的工况下,模拟分析了横通道的数目改变对隧道速度场的影响。针对长为1500m的隧道,对横通道的数目、位置及间距分别进行模拟,分析不设置风机、依靠车辆活塞风作用下,横通道数目、位置及间距改变对通风速度场的影响。对比各工况得出结论,在此基础上分析了不同长度隧道自然通风的可能性,为相关研究及实际工程设计提供参考。

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1 绪论

1.1 课题的研究背景

1.2 国内外公路隧道通风发展历程及研究状况

1.3 研究的内容、方法及意义

1.4 本章小结

2 隧道通风数值模拟理论基础及模型的建立

2.1 隧道通风数值模拟理论

2.2 隧道通风数值模拟算法及条件设置

2.3 本章小结

3 互补式通风在公路隧道中的适用性分析

3.1 隧道通风方式的选择

3.2 隧道运营通风需风量的计算

3.3 隧道自然通风可行性分析

3.4 隧道双洞单向互补式通风系统设计

3.5 本章小结

4 模型试验

4.1 模型试验相似律

4.2 模型系统简介

4.3 模型隧道通风系统数据测试

4.4 模型隧道通风系统数值模拟

4.5 本章小结

5 隧道通风数值模拟

5.1 隧道通风数值计算模型

5.2 横通道间距对隧道速度场影响

5.3 横通道数量对隧道通风数值计算

5.4 横通道位置对隧道通风效果的影响

5.5 横通道数目间距对隧道通风效果的影响

5.6 本章小结

结论及展望

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果