长距离独头隧洞施工通风数值模拟研究

摘要

长距离独头隧洞施工通风的研究与模拟仿真具有现实的工程应用价值,隧道施工通风的目的是源源不断地送进新鲜空气,并排出有害气体,保障洞内工作人员的身心健康,改善其劳动条件,最终保证了施工的安全和提高了生产效率。但一些工程施工单位却忽视了施工通风的重要性,使得隧道内工作人员长期在有害气体和粉尘的危害下工作。因此使得本论文研究有了很重要的意义。
　　本文分别对水利隧洞施工通风理论和计算流体动力学理论进行了描述,并在此基础上将计算流体动力学应用于引洮供水一期工程总干渠6#隧洞的压入式通风工程中,对隧洞内空气流体的流速进行模拟仿真。
　　本文在建立隧洞内施工通风时,建立和实际工程相对应的5×2000m隧洞施工通风模型,在模型中分别采用三种离散方法:先用一阶离散方法,再应用二阶离散方法,最后利用速度梯度定位网格单元并给予改进和加密,能量方程采用的是二阶离散方法,并对这三种计算方法所取得的结果进行比较分析。
　　本文通过对实际工程的现场测定,测出隧洞内有害气体、粉尘浓度和风速的数值,之后用数值模拟仿真与实测数据进行对比分析,从而论证本模型数值模拟仿真的正确性。
　　通过数值模拟和实测数据的对比,分析出断面440m为本实际工程压入式通风的薄弱面,分别采用两种解决方法对实际工程进行处理,这两种方法分别为压入式通风风筒出口距工作面的不同距离对实际工程通风情况的模拟,选取了5个不同的位置进行模拟分析,得出了风筒出口距工作面最优的距离;以及在适当位置增设一台射流风机对实际工程通风情况的的模拟,选取了3个不同的位置进行模拟分析,得出了射流风机设置的最优位置。通过以上两种方法的数值模拟分析,都对实际工程达到了理想的效果,具有实际工程应用价值。

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1 绪论

1.1 课题研究现状

1.2 工程背景

1.3 研究的目标和方法

2 隧道施工通风参数

2.1 隧道施工通风的目的和要求

2.2 隧道施工作业工作环境卫生标准及安全标准

2.3 隧道施工的通风方式

2.4 隧道施工通风的风量计算

2.5 隧道施工通风通风设备的选择

2.6 小结

3 计算流体动力学理论(CFD)

3.1 计算流体动力学(CFD)概述

3.2 流体与流动的基本特性

3.3 流体动力学控制方程

3.4 CFD软件结构

3.5 Fluent简介

3.6小结

4 引洮工程隧洞施工通风检测

4.2 引洮工程隧洞测试工作

4.3检测数据分析

4.4小结

5 用FLUENT软件对实际工程的模拟仿真

5.1对实际工程的模拟仿真

5.2 压入式通风风筒出口位置设置的模拟仿真

5.3 增设射流风机的合理位置的数值模拟仿真

5.4 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果