曲線公路隧道營運(yùn)通風(fēng)關(guān)鍵參數(shù)研究.pdf

1、隨著我國公路隧道事業(yè)的不斷發(fā)展，縱多復(fù)雜化的公路隧道不斷的涌現(xiàn)出來，對通風(fēng)基礎(chǔ)理論及隧道通風(fēng)系統(tǒng)提出了更高的要求。本論文依托目前正在修建的雙螺旋曲線隧道即干海子隧道和鐵寨子Ⅰ號隧道工程，采用了數(shù)值計(jì)算、試驗(yàn)及現(xiàn)場測試相結(jié)合的手段，對隧道通風(fēng)的基礎(chǔ)理論及曲線隧道營運(yùn)通風(fēng)系統(tǒng)中的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)、詳細(xì)的研究。研究的結(jié)果主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
　　 ⑴隧道內(nèi)及管道內(nèi)非穩(wěn)態(tài)流動條件下，瞬態(tài)壁面摩擦阻力較穩(wěn)態(tài)壁面摩擦阻力存在一定的差別

2、。論文以管道系統(tǒng)為研究對象，對流量線性增長和遞減多種工況進(jìn)行了試驗(yàn)研究。研究結(jié)果表明，對于流量線性遞增工況，瞬態(tài)壁面切應(yīng)力表現(xiàn)出四個(gè)階段，階段一瞬態(tài)壁面切應(yīng)力迅速提高并高于穩(wěn)態(tài)壁面切應(yīng)力，階段二瞬態(tài)壁面切應(yīng)力緩慢增加并逐漸小于相應(yīng)穩(wěn)態(tài)值，階段三瞬態(tài)壁面切應(yīng)力義迅速增加超過穩(wěn)態(tài)值，階段四瞬態(tài)壁面切應(yīng)力與穩(wěn)態(tài)值的變化保持一致。對于流量線性遞減工況，瞬態(tài)壁面切應(yīng)力表現(xiàn)出三個(gè)階段，階段一和階段二，瞬態(tài)壁面切應(yīng)力均快速減小并小于相應(yīng)穩(wěn)態(tài)值，階段三

3、瞬態(tài)壁面切應(yīng)力緩慢增加并超過穩(wěn)態(tài)值。以上瞬態(tài)壁面切應(yīng)力的變化過程主要是由于非穩(wěn)態(tài)流動慣性和湍流滯后性造成的，這種影響程度及瞬態(tài)壁面切應(yīng)力的變化會隨著流動加速度或減速度和初始流動狀態(tài)的變化而變化。
　　 ⑵對曲線隧道沿程阻力采用三維穩(wěn)態(tài)數(shù)值計(jì)算。結(jié)果表明，隧道斷面風(fēng)速和斷面形式對沿程阻力系數(shù)的影響很小；當(dāng)半徑小于2000m時(shí)，沿程阻力系數(shù)隨曲線隧道半徑的減小迅速增大，當(dāng)半徑大于2000m時(shí)，曲線隧道沿程阻力系數(shù)較直線隧道相差較小。

4、本論文提出了適用于半徑小于2000m曲線隧道沿程阻力系數(shù)的計(jì)算方法。
　　 ⑶采用移動網(wǎng)格技術(shù)對曲線隧道內(nèi)汽車產(chǎn)生的交通風(fēng)力和交通風(fēng)進(jìn)行了三維非穩(wěn)態(tài)模擬計(jì)算。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，曲線隧道內(nèi)汽車在不同車道行駛時(shí)產(chǎn)生的交通風(fēng)力差別很??；汽車在不同半徑曲線隧道內(nèi)行駛時(shí)產(chǎn)生的交通風(fēng)力差別較大，汽車行駛產(chǎn)生的交通風(fēng)力隨著曲線隧道半徑的減小逐漸增加；車速的提高明顯有利于提高隧道內(nèi)交通風(fēng)的大小，但對汽車有效空氣阻力系數(shù)將產(chǎn)生負(fù)面影響。行車間距的增加

5、將有利于提高隧道內(nèi)汽車有效空氣阻力系數(shù)的大小。
　　 ⑷對兩螺旋曲線隧道射流風(fēng)機(jī)的優(yōu)化布置采用了三維數(shù)值計(jì)算和現(xiàn)場實(shí)測相結(jié)合。研究結(jié)果表明，風(fēng)機(jī)組向隧道內(nèi)側(cè)即左側(cè)移動0.5m時(shí)，風(fēng)機(jī)升壓折減系數(shù)較其他位置明顯提高；風(fēng)機(jī)組向隧道外側(cè)即右側(cè)移動時(shí)，風(fēng)機(jī)升壓折減系數(shù)明顯降低；當(dāng)風(fēng)機(jī)組間距為2.4m，風(fēng)機(jī)組向隧道內(nèi)側(cè)移動0.5m時(shí)，風(fēng)機(jī)升壓折減系數(shù)最高。曲線隧道內(nèi)射流需經(jīng)過90-120m才能得到充分的發(fā)展，斷面平均靜壓達(dá)到最大，隧道進(jìn)入