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(xué)（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(xiàn)中已知南京鼓樓隧道口的實測數(shù)據(jù)來驗證Fluent計算結(jié)果的可信性。然后通過計算不需借助外界通風(fēng)就可滿足隧道內(nèi)部通風(fēng)要求的臨界隧道長度，分析了隧道需風(fēng)量與車速、坡度、車流量的關(guān)系，并根據(jù)所求需風(fēng)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(fēng)向、風(fēng)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(biāo)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(shè)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(fēng)豎井在隨豎井高度及外界不同風(fēng)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(jié)論：
　　1隧道通風(fēng)方式確定
　　隧道通風(fēng)方式：當(dāng)隧道長度小于1500 m，自然通風(fēng)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(fēng)方式和全射流通風(fēng)，但全射流通風(fēng)對防火救災(zāi)不利，因此應(yīng)采用縱向通風(fēng)方案；3000~6000m時，縱向通風(fēng)的同時宜設(shè)置1個通風(fēng)豎井；大于6000 m時，應(yīng)在采用縱向通風(fēng)的同時設(shè)置2個通風(fēng)豎井。
　　2不同風(fēng)向、風(fēng)速、隧道長度等對隧道口機動車污染物擴散的影響
　　1）當(dāng)隧道出口風(fēng)向與外界自然風(fēng)風(fēng)向一致時，沿隧道出口方向超標(biāo)范圍增大，但增大范圍較??；隧道出口風(fēng)向與外界自然風(fēng)（2.5m/s）風(fēng)向相對時，沿隧道出口方向超標(biāo)范

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

5、影響其軸向超標(biāo)范圍；當(dāng)風(fēng)速從3.0m/s增至3.5m/s時，CO、NO2側(cè)向最大超標(biāo)距離增加約18m。
　　3）當(dāng)隧道長度小于1500m時，CO、NO2側(cè)向最大超標(biāo)距離、沿隧道軸線方向超標(biāo)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(cè)向最大超標(biāo)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(yīng)引起足夠的重視。
　　2）豎井高度為20m時，側(cè)向風(fēng)速每增加1m/s，CO沿豎井軸線方向超標(biāo)距離減小18m，側(cè)向最大超標(biāo)距離增大7m；NO2側(cè)向最大超標(biāo)距離增大7m。豎井高度為50m時，側(cè)向風(fēng)速每增加1m/s，CO沿豎井軸線方向超標(biāo)距離減小18m，側(cè)向最大超標(biāo)距離增大7m；NO2沿豎井軸線方向超標(biāo)距離減小18m，側(cè)向最大超標(biāo)距離增大5 m