參見對寒區(qū)隧道抗防凍的影響及合理設防范圍研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、人們對寒區(qū)隧道抗凍防凍的重要性已經(jīng)達成共識,國內(nèi)外學者對防寒保溫的方法及關鍵技術進行了大量的研究,然而,目前為止還沒有展開通風對抗防凍設計的影響的研究,尤其是非穩(wěn)態(tài)傳熱方面的研究。
  本文通過理論推導及數(shù)值分析,對高寒地區(qū)鐵路隧道橫斷面非穩(wěn)態(tài)傳熱機理進行研究,包括了圍巖調(diào)熱圈隨時間的變化情況。在此研究的基礎上進行對流-導熱耦合作用下的高寒隧道縱向非穩(wěn)態(tài)傳熱機理研究,主要分析隧道圍巖的溫度分布規(guī)律。
  在理論研究和推導的基

2、礎之上,使用VC++語言編制有限差分程序,計算在各種通風工況下的隧道圍巖溫度分布。并與FLUENT軟件模擬進行對比,驗證其可行性。
  本文以成蘭線王登鐵路隧道工程為依托,通過大規(guī)模的數(shù)值模擬,比較了不同的自然風和活塞風情況、不同的運營年份隧道圍巖溫度的縱向分布情況。通過對模擬成果的統(tǒng)計分析及歸納整理,提出寒區(qū)隧道抗凍設防合理范圍。
  本文得出的結論和成果如下:
  (1)通過二維有限差分程序對調(diào)熱圈的研究表明,調(diào)熱

3、圈范圍隨著時間增長而逐漸增大,其增大的趨勢逐漸變緩并最終趨向一個穩(wěn)定值,三維模擬計算選取70m左右的圍巖范圍計算是遠遠超過調(diào)熱圈的范圍的。
  (2)保溫層因其較低的導熱率及較高的比熱容,鋪設于初襯與二襯之間,起到很好的“阻礙”熱量傳遞的作用,減緩了保溫層后的圍巖降溫幅度和速率,從而減緩了調(diào)熱圈的增長速率。
  (3)用FLUENT軟件模擬馬蹄形隧道對C++編制的三維有限差分程序計算圓形隧道進行對比驗證。結果表明,兩者得出的

4、溫度變化趨勢相同,計算誤差很小。
  (4)分別用三維有限差分程序計算極低恒定風溫和以當?shù)厝昶骄鶜鉁貫橐罁?jù)的周期性風溫條件下隧道圍巖溫度的縱向分布。結果表明,自然風對隧道內(nèi)圍巖溫度起著重要的作用,風速越大,巖溫下降越快。隧道內(nèi)原始巖溫及風流速度的大小和風流的方向對隧道圍巖的溫度分布有著十分重要的影響。活塞風對抗防凍的影響要依照具體運營工況而定。
  (5)根據(jù)三維有限差分計算得出的周期性風流溫度和最冷月平均風溫條件下的圍巖

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