豎井型市政公路隧道自然通風(fēng)排煙理論與試驗研究.pdf

1、市政公路隧道具有淺埋長度短的特征，采用沿隧道縱向間隔一定距離修建豎井群，正常運營時依靠豎井進行自然通風(fēng)，火災(zāi)工況下依靠豎井進行自然排煙是一類有很大節(jié)能潛力的新型構(gòu)建模式。但由于自然通風(fēng)排煙的隨機性與對環(huán)境條件的依賴性，對自然通風(fēng)狀況下豎井型公路隧道通風(fēng)排煙規(guī)律進行理論與實驗研究具有重要的理論和應(yīng)用價值。
　　 論文分析了交通風(fēng)力的形成原因及其與車速間的關(guān)系，在一維恒定流動假設(shè)的基礎(chǔ)上，考慮了自然風(fēng)阻力，劃分了各計算段，利用質(zhì)量守

2、恒與能量守恒方程，建立并求解了各計算段風(fēng)速的高度非線性方程組。分析了隧道內(nèi)污染物隨風(fēng)流的擴散機理，建立并求解了隧道各控制體污染物的對流一擴散微分方程組。理論預(yù)測出隧道主體風(fēng)速隨豎井間距、交通量、車速增長而增長，而基本不受豎井截面尺寸與主體長度影響，同時隧道內(nèi)CO濃度隨著車速的降低或主體長度的增加而顯著增高。分析研究了多種宏觀交通流動力模型，采用方程分析法確立了車流密度不變的交通流動力相似準(zhǔn)則數(shù)為L/Vt。研制了1/10縮尺模型隧道、模型

3、豎井與車輛運動系統(tǒng)，自模區(qū)性能實驗研究表明模型隧道進入自模區(qū)的最小風(fēng)速為0.33m/s。在保證幾何相似與無量綱自然風(fēng)un/Vt相等的前提下，各控制體無量綱風(fēng)速ui/Vt的試驗結(jié)果與理論預(yù)測結(jié)果符合較好。
　　 在南京西安門隧道內(nèi)開展了三次實體火災(zāi)試驗，模擬一輛小客車從起火到旺盛燃燒的階段，采用快速增長的非穩(wěn)態(tài)火源，最大釋熱功率5.43MW。試驗測量了隧道火災(zāi)煙氣溫度場與煙氣蔓延狀況，觀察到在火災(zāi)中后期，上下煙層界面不清晰，部分豎