本文關(guān)鍵詞：公路隧道溫度對射流通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)及速度場的影響

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【摘要】：縱向射流通風(fēng)技術(shù)因其系統(tǒng)簡單、調(diào)控方便、費(fèi)用較少等優(yōu)點成為長、大公路隧道通風(fēng)的主流方式,但由于射流特性及風(fēng)機(jī)布局的影響,該通風(fēng)方式的通風(fēng)效率較低,目前該技術(shù)研究的重點是如何提高通風(fēng)效率。本文以廈門蓮花隧道為依托,采用模型試驗與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,對公路隧道射流通風(fēng)系統(tǒng)在溫度等相關(guān)參數(shù)影響下的速度場和風(fēng)機(jī)設(shè)計參數(shù)進(jìn)行研究。根據(jù)隧道射流通風(fēng)試驗?zāi)Ｐ?針對通風(fēng)系統(tǒng)在常溫條件(20℃)及射流溫度為26℃、31℃和40℃這四種工況,進(jìn)行隧道內(nèi)氣流速度分布模型試驗。試驗結(jié)果表明,射流溫度升高,隧道內(nèi)速度分布特性與常溫工況一致,但氣流速度達(dá)到穩(wěn)定所需的縱向間距增大。運(yùn)用FLUENT14.5軟件,建立隧道的三維仿真模型,對正常工況(20℃)下的公路隧道射流通風(fēng)系統(tǒng)單組風(fēng)機(jī)的速度場進(jìn)行模擬,與模型試驗結(jié)果對比,驗證數(shù)值模擬的正確性。根據(jù)模擬結(jié)果分析得出,正常工況下機(jī)組縱向間距為120m,初始段長度為5.6m,該值與經(jīng)驗公式計算值吻合,說明了數(shù)值模擬的正確性。以綜合影響系數(shù)K值為指標(biāo),分析了縱向間距對通風(fēng)效果的影響,結(jié)果表明,風(fēng)機(jī)縱向間距設(shè)置為110m時通風(fēng)效果最佳。數(shù)值模擬研究的重點是射流通風(fēng)系統(tǒng)在不同溫度影響下的速度場。模擬結(jié)果表明:溫度改變,不影響射流流場的基本特性,只會改變速度值,進(jìn)而影響系統(tǒng)的設(shè)計參數(shù)。主要結(jié)論如下:(1)射流溫度升高,縱向影響范圍增大,通風(fēng)效率降低。因此,實際工程中隧道出口區(qū)段風(fēng)機(jī)的縱向布置間距應(yīng)比常溫下的值大15m左右。(2)隧道外溫度對洞口距有影響,考慮到一年中隧道外溫度的變化,洞口距設(shè)置為130m時通風(fēng)效果較好。(3)高(巖)溫隧道或火災(zāi)工況下,隧道內(nèi)氣溫射流溫度升高,射流風(fēng)機(jī)縱向影響間距減小,均勻段速度降低。針對溫度的影響,實際工程應(yīng)根據(jù)溫度適當(dāng)增大隧道中部風(fēng)機(jī)的縱向間距以滿足隧道通風(fēng)的要求。
【關(guān)鍵詞】：射流通風(fēng) 溫度 速度場 模型試驗 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U453.5
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-16
• 1.1 課題的研究背景10
• 1.2 公路隧道通風(fēng)方式的發(fā)展歷程10-12
• 1.3 公路隧道射流通風(fēng)技術(shù)研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3.1 國外12-13
• 1.3.2 國內(nèi)13-14
• 1.4 課題研究的意義、內(nèi)容和方法14-15
• 1.5 本章小結(jié)15-16
• 2 公路隧道射流通風(fēng)理論基礎(chǔ)16-25
• 2.1 隧道通風(fēng)需風(fēng)量的計算16-18
• 2.2 隧道射流通風(fēng)壓力計算18-20
• 2.3 公路隧道射流通風(fēng)的基本特性20-23
• 2.3.1 隧道射流通風(fēng)的原理及初始段長度20-22
• 2.3.2 射流的誘導(dǎo)段長度和風(fēng)機(jī)組的縱向控制間距22
• 2.3.3 射流的作用范圍22-23
• 2.4 風(fēng)機(jī)綜合影響系數(shù)K及其計算方法23-24
• 2.5 本章小結(jié)24-25
• 3 隧道射流通風(fēng)物理模型試驗25-39
• 3.1 模型試驗的相似律25-30
• 3.1.1 幾何相似25
• 3.1.2 運(yùn)動相似25-26
• 3.1.3 通風(fēng)氣流的動力相似26-28
• 3.1.4 射流的動力相似28-30
• 3.2 模型試驗系統(tǒng)概況30-32
• 3.3 模型試驗的測點布置及速度的計算方法32-34
• 3.4 試驗數(shù)據(jù)的整理與分析34-38
• 3.4.1 射流風(fēng)機(jī)出口風(fēng)速的確定34-35
• 3.4.2 正常工況下速度場特性試驗結(jié)果分析35-36
• 3.4.3 不同射流溫度下速度場特性試驗結(jié)果分析36-38
• 3.5 本章小結(jié)38-39
• 4 公路隧道射流通風(fēng)數(shù)值模擬的理論基礎(chǔ)39-45
• 4.1 CFD軟件簡介39
• 4.2 隧道通風(fēng)數(shù)值模擬理論39-41
• 4.2.1 隧道通風(fēng)數(shù)值模擬的基本假設(shè)39-40
• 4.2.2 隧道通風(fēng)流體流動控制方程40-41
• 4.3 隧道通風(fēng)湍流模型、算法及后處理技術(shù)選取41-44
• 4.3.1 湍流模型41-43
• 4.3.2 數(shù)值計算方法43
• 4.3.3 后處理技術(shù)43-44
• 4.4 本章小結(jié)44-45
• 5 正常工況下隧道射流通風(fēng)速度場的模擬分析45-58
• 5.1 蓮花隧道幾何模型的建立45-47
• 5.1.1 幾何模型45-46
• 5.1.2 網(wǎng)格劃分46
• 5.1.3 邊界條件設(shè)置46-47
• 5.2 速度場模擬結(jié)果的驗證與分析47-50
• 5.2.1 模擬結(jié)果與試驗結(jié)果的對比47
• 5.2.2 速度場特性的模擬結(jié)果與分析47-50
• 5.3 射流基本參數(shù)的確定及驗證50-53
• 5.3.1 誘導(dǎo)段長度和縱向間距的確定及驗證50-51
• 5.3.2 雙股射流初始段長度的確定及驗證51-53
• 5.4 縱向間距對通風(fēng)效果的影響53-57
• 5.4.1 不同縱向間距的數(shù)值模擬及分析53-55
• 5.4.2 兩組射流風(fēng)風(fēng)機(jī)的速度場和壓力場場分析55-57
• 5.5 本章小結(jié)57-58
• 6 不同溫度下隧道射流通風(fēng)速度場的模擬分析58-69
• 6.1 射流溫度對隧道速度場及縱向間距的影響58-60
• 6.1.1 模擬結(jié)果與試驗結(jié)果的對比58-59
• 6.1.2 射流溫度對隧道速度場的影響59-60
• 6.2 隧道外溫度對速度場及洞口距的影響60-65
• 6.2.1 正常工況下洞口距對通風(fēng)效果的影響61-62
• 6.2.2 隧道外溫度分別為 38℃、-10℃時對洞口距的影響62-64
• 6.2.3 洞口距為 20m、70m、120m時三種工況下的速度場分析64-65
• 6.3 高溫隧道風(fēng)機(jī)縱向間距的確定65-67
• 6.4 本章小結(jié)67-69
• 結(jié)論及展望69-71
• 結(jié)論69
• 展望69-71
• 致謝71-72
• 參考文獻(xiàn)72-75
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果75

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：598071