射流风机出口速度场对隧道内部流动特性的影响

摘要

随着我国经济的快速增长，交通运输也日益发达，道路交通也显得尤为重要。隧道作为道路交通中不可或缺的一部分，隧道通风及安全问题也日益突出。由于射流风机具有运行成本低、设备成本低、气流控制简单、安装维护方便等突出的优点，射流通风已是我国公路隧道采用的一种主要通风方法。射流风机出口速度场对隧道内部通风有很大影响。在对隧道内流场进行模拟分析时，文献中多将风机出口速度场简化为理想速度场。而国内市场中销售的风机出口风筒长度过短，导致了风机出口结构成为一个消耗能量的局部阻力件，进而降低射流风机的装置效率。
　　本研究分为两部分：⑴对射流风机扩散器的优化设计。运用FLUENT软件对射流风机内部流动进行了数值计算分析，首先在射流风机没有整流罩的情况下改变射流风机出口风筒长度进行数值仿真实验。再对射流风机出口管道长度确定的情况下对出口整流罩扩散角度进行数值仿真实验。模拟结果证明，出口风筒长度以及整流罩结构对射流风机空气动力性能有明显影响，合理的出口管道结构可以有效提高射流风机动力性能。⑵将射流风机仿真模拟完成后得到的射流风机出口速度场，作为边界条件对射流风机在隧道中工作时隧道内部流场进行数值模拟。实现以射流风机真实出口速度场在隧道内通风的模拟。对指定的隧道，先通过水力计算得到隧道内应使用的风机台数，然后在隧道内分别设置单台风机，双台风机，以及四台风机时，在不同风机出口取速度场时，对隧道内部流动特性进行研究。模拟结果证明，射流风机出口速度场不同对隧道内部通风有很大的影响，如果仍然按照理想风机出口速度对隧道内风机进行模拟选型，则会造成误差。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 射流风机和隧道通风

1．2 国内外隧道通风研究现状

1．3 课题主要研究内容

2 数值模拟计算参数及基本理论

2．1 CFD软件简介

2．2 网格划分

2．2．1 线网格划分

2．2．2 面网格划分

2．2．3 体网格划分

2．3 计算流体力学基本理论

2．3．1 流体运动的描述

2．3．2 流体流动基本控制方程

2．3．3 转动模型

3 射流风机建模及其内部流场分析

3．1 射流风机的主要结构

3．2 射流风机简化模型的建立

3．3 射流风机内部流场分析

3．3．1 网格划分

3．3．2 边界条件设置

3．3．3 计算结果与分析

3．4 本章小结

4 射流风机出口结构对其空气动力性能影响

4．1 风筒长度对风机空气动力性能影响

4．1．1 实验参数设置

4．1．2 结果分析

4．2 有整流罩时的数值计算结果分析

4．2．1 L／D=0．8时整流罩对风机性能影响

4．2．2 L／D=1时整流罩对风机性能影响

4．2．3 L／D=1．4时整流罩对风机性能影响

4．2．4 L／D=2．6时整流罩对风机性能影响

4．2．5 整流罩对风机性能影晌的分析

4．3 本章小结

5 射流风机出口速度场对隧道内流动特性影响

5．1 隧道内通风系统水力计算

5．2 四台风机串联时隧道内部流动特性研究

5．3 两台一组串联时隧道内部流动特性研究

5．4 风机出口速度场对隧道内部流动的影晌及优化

5．5 本章小结

6 结论与展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果