基于溫度效應(yīng)的公路隧道運(yùn)營通風(fēng)模式優(yōu)化.pdf

1、運(yùn)營狀態(tài)下的公路隧道通風(fēng)系統(tǒng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的體系。環(huán)境溫度、車速以及交通量的變化，都會(huì)引起隧道內(nèi)風(fēng)壓、風(fēng)量的動(dòng)態(tài)變化。在長大深埋公路隧道中，經(jīng)常會(huì)碰到高地溫，導(dǎo)致隧道熱位差的變化，對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)造成影響，研究隧道以及豎（斜）井內(nèi)風(fēng)流溫度場(chǎng)分布特征以及復(fù)雜隧道通風(fēng)系統(tǒng)熱位差的計(jì)算方法，進(jìn)而有效利用熱位差和交通風(fēng)壓，優(yōu)化運(yùn)營通風(fēng)模式，達(dá)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(fēng)網(wǎng)計(jì)算等多重手段對(duì)高地溫圍巖與風(fēng)流非

2、穩(wěn)態(tài)傳熱機(jī)理、多豎井隧道熱位差計(jì)算方法以及風(fēng)溫、車速與交通量變化時(shí)隧道內(nèi)風(fēng)壓、風(fēng)量分布特征進(jìn)行了分析。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴分析了隧道內(nèi)風(fēng)流溫度變化的影響因素，探明了圍巖與風(fēng)流非穩(wěn)態(tài)傳熱機(jī)理，建立了隧道縱向圍巖與風(fēng)流非穩(wěn)態(tài)傳熱模型，推導(dǎo)了隧道縱向風(fēng)流溫度計(jì)算公式。采用模型計(jì)算某隧道縱向風(fēng)溫分布，并與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果對(duì)比，驗(yàn)證了隧道縱向圍巖與風(fēng)流非穩(wěn)態(tài)傳熱模型的可靠性。⑵研究了隧道送風(fēng)井內(nèi)空氣自壓縮熱、圍巖傳熱和水分蒸發(fā)引起的風(fēng)流

3、溫度變化計(jì)算公式，建立了采用差分法計(jì)算送風(fēng)井和排風(fēng)井內(nèi)風(fēng)流溫度的數(shù)學(xué)模型。⑶分析了隧道內(nèi)外風(fēng)流溫差引起的熱位差作用機(jī)理，基于通風(fēng)計(jì)算原理和連通器基本原理，提出熱位差是重力場(chǎng)作用下空氣柱重度差值引起的風(fēng)壓，提出采用空氣柱重差法計(jì)算隧道內(nèi)熱位差，推導(dǎo)了熱位差的計(jì)算公式，結(jié)合有限體積法軟件Fluent對(duì)有縱坡隧道在空氣柱重力作用下的風(fēng)壓風(fēng)量分布特征進(jìn)行分析，驗(yàn)證了基于空氣柱重差法的熱位差計(jì)算模型的可靠性。⑷在fluent中建立相關(guān)網(wǎng)格模型，分

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