隧道通风阻力格栅等效摩阻模拟研究

摘要

隧道通风物理模型试验中，由于试验场地和试验条件的限制，通常难以建立1:1比例模型或同比尺缩小模型。考虑到通风模型试验往往是对局部复杂部位进行研究，在保证原型与模型阻力相似的前提下，采用变率模型可以有效缩短隧道通风模型长度。在隧道模型试验中设置阻力格栅缺少系统的理论支持，同时如何选取和设置阻力格栅值得研究。基于以上问题，本文针对阻力格栅进行了深入研究。
　　1.介绍了隧道通风物理模型试验的相似准则和自模区理论，以此为基础，阐述了阻力格栅的等效作用原理及作用分类，推导出了阻力格栅局部阻力损失系数ξ的计算公式以及阻力格栅等效模型长度Lm的计算公式，并阐述了阻力格栅模型的适用性。
　　2.采用计算流体力学软件Fluent对不同孔数的阻力格栅流场进行模拟研究，研究结果表明，当有效面积比一定时，阻力格栅的孔数越多，其均流作用越显著，风流波动逐渐降低，上下游影响长度显著减小。阻力格栅孔数大于500时，其上下游影响总长度小于3倍模型当量直径。
　　3.通过物理模型试验研究阻力格栅串联间距、串联数量的影响以及阻力损失系数，为阻力格栅的选取和设置提供指导建议，同时介绍阻力格栅在隧道通风模型试验中的具体应用。试验结果表明，模型加入阻力格栅后，仍然存在自模区，其临界风速与模型的临界风速近乎相等；阻力格栅的串联间距、组数、规格对模型进入自模区的临界风速几乎没有影响；每组格栅局部阻力损失系数随格栅组数的增多而降低，降低的速率随着格栅组数的增多而减小；阻力格栅串联间距应不小于三倍模型当量直径。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 国内外现状

1.3 本文研究意义和内容

第二章 隧道通风物理模型试验理论及阻力格栅设计理论

2.1 隧道通风物理模型试验理论

2.2 阻力格栅的等效设计理论

2.3 阻力格栅模型的适用性

2.4 本章小结

第三章 阻力格栅流场影响范围研究

3.1 概述

3.2 Fluent软件简介

3.3 阻力格栅流场影响范围数值研究

3.4 本章小结

第四章 阻力格栅局部阻力试验研究及应用

4.1 概述

4.2 阻力格栅局部阻力损失系数研究试验系统设计

4.3 阻力格栅串联间距验证试验

4.4 阻力格栅串联数量的影响研究

4.5 不同模型不同格栅局部阻力损失系数研究

4.6 阻力格栅在隧道通风模型试验中的应用

4.7 本章小结

结论及建议

主要结论

进一步的研究建议

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢