基于溫度效應的公路隧道運營通風模式優(yōu)化.pdf

1、運營狀態(tài)下的公路隧道通風系統(tǒng)是一個動態(tài)變化的體系。環(huán)境溫度、車速以及交通量的變化，都會引起隧道內(nèi)風壓、風量的動態(tài)變化。在長大深埋公路隧道中，經(jīng)常會碰到高地溫，導致隧道熱位差的變化，對通風系統(tǒng)造成影響，研究隧道以及豎（斜）井內(nèi)風流溫度場分布特征以及復雜隧道通風系統(tǒng)熱位差的計算方法，進而有效利用熱位差和交通風壓，優(yōu)化運營通風模式，達到節(jié)能降耗的目的尤為重要。本文通過國內(nèi)外資料的收集、理論分析、數(shù)值模擬及風網(wǎng)計算等多重手段對高地溫圍巖與風流非

2、穩(wěn)態(tài)傳熱機理、多豎井隧道熱位差計算方法以及風溫、車速與交通量變化時隧道內(nèi)風壓、風量分布特征進行了分析。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴分析了隧道內(nèi)風流溫度變化的影響因素，探明了圍巖與風流非穩(wěn)態(tài)傳熱機理，建立了隧道縱向圍巖與風流非穩(wěn)態(tài)傳熱模型，推導了隧道縱向風流溫度計算公式。采用模型計算某隧道縱向風溫分布，并與現(xiàn)場測試結果對比，驗證了隧道縱向圍巖與風流非穩(wěn)態(tài)傳熱模型的可靠性。⑵研究了隧道送風井內(nèi)空氣自壓縮熱、圍巖傳熱和水分蒸發(fā)引起的風流

3、溫度變化計算公式，建立了采用差分法計算送風井和排風井內(nèi)風流溫度的數(shù)學模型。⑶分析了隧道內(nèi)外風流溫差引起的熱位差作用機理，基于通風計算原理和連通器基本原理，提出熱位差是重力場作用下空氣柱重度差值引起的風壓，提出采用空氣柱重差法計算隧道內(nèi)熱位差，推導了熱位差的計算公式，結合有限體積法軟件Fluent對有縱坡隧道在空氣柱重力作用下的風壓風量分布特征進行分析，驗證了基于空氣柱重差法的熱位差計算模型的可靠性。⑷在fluent中建立相關網(wǎng)格模型，分

4、析了環(huán)境溫度變化對豎井集中排（送）風和分段式排送組合通風的影響，得出了不同環(huán)境溫度、不同通風方式下隧道內(nèi)、排風井和送風井內(nèi)風流的速度、溫度和密度分布特征，結合空氣柱重差法分析了不同通風方式熱位差的變化規(guī)律。⑸提出采用計算空氣柱容重結合風網(wǎng)解算的方法研究熱位差和交通風壓變化時隧道內(nèi)風壓風量分布特征，分析了隧道通風網(wǎng)絡中風流的風量平衡定律、風壓平衡定律和阻力定律，建立了隧道風網(wǎng)阻力模型和動力模型，包括通風阻力計算模型、風機風壓計算模型、交通