長大公路隧道通風(fēng)物理模型試驗研究.pdf

1、隧道通風(fēng)技術(shù)是制約長大公路隧道建設(shè)的一項重要技術(shù)，國內(nèi)外研究表明，隧道通風(fēng)所需費用與隧道長度的三次方成正比增加，長大隧道通行后運營費用將是一筆巨大的開支。所以開展長大隧道通風(fēng)研究具有極大的社會與經(jīng)濟價值。本文以流體力學(xué)相似理論與模型試驗理論為基礎(chǔ)，以物理模型試驗為主要手段，針對長大公路隧道通風(fēng)問題進行了分析研究。 論文針對公路隧道通風(fēng)物理模型試驗理論與方法進行了深入研究，完成了公路隧道通風(fēng)物理模擬試驗系統(tǒng)的設(shè)計、制作與調(diào)試工作。

2、 1.根據(jù)流動相似性理論和隧道通風(fēng)主要控制因素，確定隧道通風(fēng)的邊界條件；以納維一斯托克斯(Navier-Stokes)方程為基礎(chǔ)，推導(dǎo)隧道通風(fēng)模型試驗相似準則，選取雷諾數(shù)相似作為隧道通風(fēng)物理模型的相似準則；以尼古拉茲試驗為基礎(chǔ)，分析雷諾數(shù)的影響因素和自模區(qū)產(chǎn)生原因，論述自模區(qū)試驗方法。 2.給出完整的隧道通風(fēng)模型設(shè)計方法。研究了以雷諾數(shù)相似準則為基礎(chǔ)、以自模區(qū)理論為核心的隧道通風(fēng)模型率設(shè)計方法，分析確定秦嶺終南山公路隧道

3、通風(fēng)模型的模型率；研究隧道通風(fēng)模型選材、設(shè)計、安裝方法，研究隧道通風(fēng)模型動力系統(tǒng)和動力控制系統(tǒng)設(shè)計與選型，設(shè)計加工風(fēng)壓、風(fēng)速測試元件。在通用工業(yè)軟件基礎(chǔ)上開發(fā)出實時顯示、記錄、自動報警的隧道通風(fēng)數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)軟件。 3.對隧道通風(fēng)物理模型各系統(tǒng)進行基本性能測試試驗。對模型摩阻損失系數(shù)處理方法給出新的設(shè)計理論和方法。 通過大比尺模型試驗，對長大公路隧道通風(fēng)中常見的一些工程問題進行優(yōu)化分析，得出重要結(jié)論，為工程設(shè)計提供了有

4、力支持。 1.選取適宜的豎井和風(fēng)道模型比尺，設(shè)計豎井送、排式通風(fēng)上下行線共用豎井模型，分別對送、排風(fēng)井底部中隔板高度進行模型試驗優(yōu)化分析。兩隧道排風(fēng)量比值為0.6～1.0工況下，排風(fēng)井底部中隔板高度宜取0.55～0.65倍風(fēng)道高度。兩隧道需風(fēng)量比值為0.6～1.0工況下，送風(fēng)井底部中隔板高度宜取0.45～0.55倍風(fēng)道高度。 2.對豎井送排式通風(fēng)送、排風(fēng)口角度進行模型試驗分析。建議在公路隧道豎井送、排式通風(fēng)中，排風(fēng)口與隧

5、道軸向夾角取結(jié)構(gòu)和安全性允許條件下的最小值。在隧道設(shè)計風(fēng)速取6m/s～8m/s時，送風(fēng)口設(shè)置在隧道拱部，送風(fēng)口與隧道軸向夾角取5°～6°。 3.在豎井送、排式通風(fēng)中，對短道長度進行模型試驗分析，研究風(fēng)速對短道長度影響，研究排風(fēng)口與隧道軸向夾角、送風(fēng)口與隧道軸向夾角對短道有效長度的影響，并得出經(jīng)驗公式。 結(jié)合秦嶺終南山特長公路隧道(18020m)工程，展開隧道通風(fēng)方案的比選研究。 1.選取并驗證秦嶺終南山公路隧道通