城市隧道口機動車污染物擴散特性的數(shù)值模擬研究.pdf

1、本文運用在國際上較流行的計算流體動力學（CFD）軟件中的Fluent來模擬城市隧道口機動車污染物的擴散特性。本文首先通過引用其他參考文獻中已知南京鼓樓隧道口的實測數(shù)據(jù)來驗證Fluent計算結果的可信性。然后通過計算不需借助外界通風就可滿足隧道內(nèi)部通風要求的臨界隧道長度，分析了隧道需風量與車速、坡度、車流量的關系，并根據(jù)所求需風量的大小確定了隧道內(nèi)廢氣排放方案及其在不同方案下的污染物排放濃度。然后又分析了不同風向、風速、隧道長度、隧道出口

2、方式等條件下污染物的擴散特征及超標范圍。最后通過比較分析在隧道口直接排放、通過豎井排放及設置擋壁墻三種不同方式下對隧道口周邊環(huán)境的影響情況，并分析了排風豎井在隨豎井高度及外界不同風速的影響下的特征、擋壁墻在不同長度與高度的組合下污染物擴散特性對周邊環(huán)境的影響。通過上述分析本文得出以下主要結論：
　　1隧道通風方式確定
　　隧道通風方式：當隧道長度小于1500 m，自然通風即可滿足隧道內(nèi)各項環(huán)保要求；1500~3000m時，可

3、采用縱向通風方式和全射流通風，但全射流通風對防火救災不利，因此應采用縱向通風方案；3000~6000m時，縱向通風的同時宜設置1個通風豎井；大于6000 m時，應在采用縱向通風的同時設置2個通風豎井。
　　2不同風向、風速、隧道長度等對隧道口機動車污染物擴散的影響
　　1）當隧道出口風向與外界自然風風向一致時，沿隧道出口方向超標范圍增大，但增大范圍較小；隧道出口風向與外界自然風（2.5m/s）風向相對時，沿隧道出口方向超標范

4、圍縮小，道路兩側超標范圍增大；通過比較 CO、NO2超標范圍可以發(fā)現(xiàn)，NO2超標范圍較CO超標范圍大，因此關注隧道內(nèi)NO2污染應引起重視。
　　2）在風向為側向風（本文文西風）時，當風速小于2.0m/s時，風速每增加0.5m/s，CO、NO2側向最大超標距離均增加5m；當風速從2.0m/s增至2.5m/s時，CO、NO2側向最大超標距離均增加10m；當風速從2.5m/s增至3.0m/s時，CO、NO2側向最大超標距離基本不變，主要

5、影響其軸向超標范圍；當風速從3.0m/s增至3.5m/s時，CO、NO2側向最大超標距離增加約18m。
　　3）當隧道長度小于1500m時，CO、NO2側向最大超標距離、沿隧道軸線方向超標范圍均隨著隧道長度的增加而增加；隧道長度大于1500m時，CO、NO2側向最大超標距離隨著隧道長度的增加略有減小。
　　3不同排放方式對周邊環(huán)境的影響
　　1）隧道內(nèi)機動車污染物從隧道口直接排放時對周邊環(huán)境不利，需采取一定的措施減小污

6、染。通過本文計算的污染物排放情況來看，NO2對環(huán)境的影響較C O稍大，因此NO2在隧道問題上應引起足夠的重視。
　　2）豎井高度為20m時，側向風速每增加1m/s，CO沿豎井軸線方向超標距離減小18m，側向最大超標距離增大7m；NO2側向最大超標距離增大7m。豎井高度為50m時，側向風速每增加1m/s，CO沿豎井軸線方向超標距離減小18m，側向最大超標距離增大7m；NO2沿豎井軸線方向超標距離減小18m，側向最大超標距離增大5 m