自然通风在城市道路隧道中的应用研究

为解决城市道路隧道的污染物排放问题,以昆明东外环中路隧道为例,介绍了自然通风在城市道路隧道通风系统中的应用。采用SES4.1模拟软件对有自然通风口时隧道运营通风进行了计算,并采用CFD模拟软件对洞口污染物扩散范围进行了研究。结果表明,在隧道顶部设自然通风口,采用分散排污方式,可减少隧道洞口污染物排放总量,降低洞口污染物扩散范围和通风系统运行费用。该应用成功解决了隧道洞口污染物集中排放对周边环境的影响,为今后类似工程的设计提供了新的思路。     

多匝道城市公路隧道通风孔布置研究

针对某多匝道城市公路隧道,利用SES通风模拟软件研究通风孔布置、通风孔个数等因素对隧道内污染物体积分数分布、通风孔排污效率等通风效果的影响。结果表明:1)隧道采用顶部开孔自然通风方式,可以有效减少隧道内及出口处污染物体积分数;2)在匝道分岔点上方集中布置通风孔能达到较好的通风效果,开孔个数较少可减少土建投资;3)隧道段过长污染物体积分数不能满足标准时,应在隧道段后部增设开孔。     

运营通风作用下高海拔隧道保温隔热层的设计参数

为研究运营通风作用下高海拔隧道的保温隔热层的设计参数,通过建立考虑气-固耦合换热的隧道有限元模型,研究了不同通风工况下的气流流动特征,分析了保温隔热层的合理敷设长度。结果表明:在不同的通风工况下,隧道内气流流动特征不同;平导压入通风时,在横通道和主洞相接处出现漩涡;自然通风下,二衬表面温度在洞口段骤然升高,而后趋稳;建议主洞进出口保温层的敷设长度为565 m,导洞进出口保温层的敷设长度为680 m。     

运营通风作用下高海拔隧道保温隔热层的设计参数

为研究运营通风作用下高海拔隧道的保温隔热层的设计参数,通过建立考虑气-固耦合换热的隧道有限元模型,研究了不同通风工况下的气流流动特征,分析了保温隔热层的合理敷设长度。结果表明:在不同的通风工况下,隧道内气流流动特征不同;平导压入通风时,在横通道和主洞相接处出现漩涡;自然通风下,二衬表面温度在洞口段骤然升高,而后趋稳;建议主洞进出口保温层的敷设长度为565 m,导洞进出口保温层的敷设长度为680 m。     

组合式通风对特长高瓦斯隧道瓦斯分布规律的影响

为研究特长高瓦斯隧道运营期不同通风方案下瓦斯浓度的分布规律,通过数值模拟软件Fluent建立瓦斯在隧道内的运移模型,分析了运营期隧道在自然通风+竖井通风、自然通风+射流风机、自然通风+竖井通风+射流风机等3种不同组合通风方式下的隧道内气体速度流场和瓦斯分布规律。结果表明：1)当瓦斯释放点位于竖井位置下游时,会导致下游瓦斯浓度变高;2)射流风机开启后,隧道内气体流速会相应增大,在射流风机前方的风速可达10 m/s以上;3)自然通风+射流风机的组合通风方式优于其他组合式通风方式,其隧道内瓦斯平均浓度值为0.48%,较自然通风+竖井通风、自然通风+竖井通风+射流风机组合的最优值分别降低了44.83%、31.43%。研究结果可供运营期特长高瓦斯隧道通风参考。     

公路隧道中交通活塞风量的算法及敏感性研究

为了充分利用交通活塞风以便降低隧道通风系统的能耗,需要计算推导活塞风量,并对影响活塞风量大小的参数及规律开展研究。在隧道行车道空间断面积、汽车等效阻抗面积、入口损失系数、断面当量直径等参数恒定的情况下,分析了车流量、隧道长度、工况车速3个因素对交通活塞风量大小的敏感性。结果表明,敏感性程度由高到低依次为工况车速、车流量和与隧道长度,尤其是隧道长度对交通活塞风量的大小几乎没有影响。     

海底隧道半横向通风孔物理模型试验

为了研究半横向通风送、排风孔形状和大小对隧道通风的影响,建立了港珠澳大桥海底隧道半横向通风孔物理模型;通过测试分析,研究了隧道内风量与风道内风量的关系以及不同风孔大小对隧道及风道静压的影响规律。结果表明:在相同通风动力下,送、排风孔面积越小越有利;在相同排风孔过风面积下,较高排风动力对应的通风效率较小;当变化风孔类型时,在送风段,风孔面积对风道内静压影响比较明显,在排风段,风孔形状对风道内静压影响比较明显。     

冷凝对隧道通风热压的影响分析

为研究空气水分冷凝现象对隧道通风热压的影响,采用现场实测的某地下通风隧道空气参数以及文献中某隧道自然通风的测试数据,对选用的有限差分法隧道通风传热传质过程及热压计算数学模型进行了验证;并采用数值模拟方法研究分析了不同隧道入口空气温度、相对湿度及通风速度条件下,隧道内空气冷凝现象、沿程空气温度以及热压的变化规律。研究结果表明:冷凝会增大空气与壁面的传热量,使隧道内的空气降温速度减慢,导致通风热压变小,并且该影响会随入口空气温度与相对湿度的升高而增强,随风速提高而减弱;当未发生冷凝时,隧道沿程空气温度分布及热压几乎不受空气湿度的影响。以一个全纵向通风的地下隧道为例,在4~8月,隧道会出现较大范围的冷凝现象,考虑冷凝计算所得热压比不考虑冷凝时低30%,对应的自然风风速平均偏差为0.5 m·s^-1;在其余月份,不考虑空气冷凝计算所得通风热压与考虑冷凝时相同。因此计算湿热季节通风热压或对应的自然风风速时,应考虑冷凝的影响;其余季节可按不考虑冷凝的方法简化计算隧道热压。     

长大隧道压入式施工通风三维动态数值模拟分析

长大隧道在主隧道贯通前的施工通风问题是多年来长期制约隧道通风的一个重要难题,虽然工程实践中不断探索解决办法,但效果一直不是特别理想。利用有限元分析软件对设置有竖井的长大隧道在主隧道贯通前的压入式通风的湍流动能、通风速度场、空气压力场、有毒气体浓度场进行了三维动态数值模拟。模拟结果标明,设置有通风竖井的长大隧道采用压入式通风,有毒气体排出快,通风效果好;但仅依靠竖井进行自然通风不能达到快速排出有毒气体的目的,必须借助在竖井内安装风机等通风设备对风流进行合理引导。     

武汉三阳路公铁合建越江隧道通风设计

武汉三阳路隧道为穿越长江的城市公路和轨道交通合建隧道,具有环保要求高、长度长和空间受限等特点,通风排烟系统设计难度大,且影响隧道的投资、运营费用、行车安全和防灾救援。为了解决洞口环保问题,对不同通风方案的气流组织、初期投资和运营费用进行研究,确定了竖井送排式纵向通风方案;针对公铁合建防灾要求高的特点,结合横断面布置,合建段公路隧道采用重点排烟,地铁隧道采用分段设置排烟道的纵向排烟方式,并采用模拟分析的方法对典型火灾工况进行了仿真计算,验证了排烟效果。     

基于流体力学相似理论的“互补式+排烟竖井”组合通风模型试验研究

为研究"互补式通风+排烟竖井"组合通风方式隧道内风速变化规律,采用物理试验研究手段,对初步拟定的隧道通风方案进行模拟研究。针对营尔岭隧道建立1∶10的通风物理模型,观察隧道模型各区段内气体的流动状态。研究结果表明:竖井采取排风状态,打开上行隧道竖井阀门,增大竖井风机频率时,上行隧道送风段及其短道段风速保持稳定,排风段风速减小;下行隧道送风段内竖井到隧道出口段风速减小,竖井到右线横通道段风速保持稳定,短道段和下行隧道排风段风速增大;打开下行隧道竖井阀门,增大竖井风机频率时,上行隧道内的风速均保持增大;下行隧道排风段风速有缓慢增加趋势,但总体上各个区段的风速基本保持稳定。     

2车道公路隧道射流风机空间布局优化的CFD分析

为解决2车道公路隧道射流风机的空间布局优化问题,依托明堂山隧道工程,采用以往公路隧道射流风机通风效果数值模拟研究中不同的边界条件,将隧道出入口边界条件均设为大气压强,并不预先给定隧道入口风速大小。对影响射流风机升压力大小的因素,如风机纵向间距、风机布置高度、风机横向间距展开讨论,得到： 风机应设在距建筑限界15～30 cm高度处;风机横向净距应设为1.5～2倍风机直径;风机纵向间距应设在150 m以上。明堂山隧道实际风机布置方式所采用的参数均在优化结果范围内,按隧道实际长度及设计射流风机台数建模,模拟结果表明风机在进行优化布局后,隧道通风效果能够达到设计要求。     

长大隧道之自然通风应用及节能减碳(英文)

节能减碳为现代隧道营运管理之重要课题,对于长大隧道而言又更加凸显其重要性。而自然通风的应用,可说是针对节能减碳值得被重新考虑的选项。本研究建立了数值模式,可用于隧道自然通风与机械通风之模拟。相较于铁路通风,公路通风之活塞效应较不明显,自然通风与机械通风之整合可应用于长大隧道之通风设计。本研究建立之数值模式将通风系统简化为通风网络来分析,配合现地量测来取得参数及律定,建立之数值模式可用于不同季节条件、以及火灾等不同紧急状况之通风分析。针对台湾某长大隧道之案例分析,结果显示自然通风可提供至少10%之通风需求。如能更有效地将自然通风整合于长大隧道之通风设计,不但能达到长期节能减碳目的,也可一并应用于常时通风及紧急通风。     

城市隧道半敞开段结构受力分析

城市隧道设置一定长度的半敞开段,能显著改善隧道内的通风、照明及视觉效果,提高行车的安全性和舒适性,但顶板开洞使隧道结构的受力变得复杂。以郑州市某隧道为例,建立三维空间板壳模型,通过对顶板是否开洞,以及开洞后不同横梁布置情况下的隧道结构进行比较分析,探讨隧道半敞开段结构受力特性,得出一些结论,可供相似工程参考。     

圆梁山隧道贯通后自然通风的研究

本文比较详细地分析了隧道内自然风产生的原因,依据有关通风理论并结合圆梁山隧道施工通风的实际,研究了圆梁山隧道贯通后自然通风的方法,对其他长大隧道的施工通风有一定的借鉴意义。     

整条公路隧道通风与净化的三维数值模拟

现有的理论分析方法难以分析风速、污染物分布不均对隧道空气净化的影响,难以发现净化通风系统可能出现的问题。为准确地预测带有净化站的整条公路隧道内污染物的分布情况,建立考虑射流风机、车辆运动及净化站等因素的相互耦合作用的数值模型,对不同通风、净化和交通情况下隧道内的空气流动和污染物分布进行预测,并对模型进行验证。利用该模型对一采用旁通型净化站的实际公路隧道内的空气流动和污染物分布进行数值模拟。结果表明： 1）隧道内空气流动不是一维的,在旁通净化站处的主隧道中存在空气回流现象; 2）净化站的存在导致了局部通风量的下降,使净化段的主隧道污染物质量浓度突然升高,达到整条隧道的最大值; 3）在设计此类净化通风系统时,应该校核“与旁通风道平行的局部主隧道段末尾处”的污染物水平不高于相应的限值标准。     

安琶特长隧道施工通风技术

为了解决特长隧道施工通风难题,以安琶特长隧道施工通风为实例,对不同阶段的施工通风方式,隧道施工通风需风量计算和自然风压计算; 对有利自然风压条件下射流增压需求进行了分析,并对射流巷道式通风应用效果进行了检验。结果表明： 采用射流巷道式通风,能满足特长隧道不同阶段的施工通风需求; 充分利用有利自然通风条件,能减少射流风机配置,节约成本,减少能耗。     

坡度对隧道通风分配与布置方式的影响

为了使得隧道内风量进行合理的分配与布局,本文依据白茫雪山1#隧道工程展开坡度对隧道通风分配与布置方式的影响,按照坡度的不同将隧道分为2段,分别计算出各种工况下相应的需风量,并在此基础进行单位长度隧道需风量的对比,选出最大需风量,并进行风量分配与布局。     

郑万高铁隧道口紧急救援站防灾通风方案及参数敏感性研究

为确定隧道口紧急救援站火灾工况下射流风机的最优布置方案，明确各参数对防灾通风设计方案的影响，依托郑万高铁隧道口紧急救援站工程，对火灾工况下风机的布置方案及影响因素进行研究。采用网络通风算法，研究将风机布置于正洞进口段、正洞进口段和平导进口段、正洞进口段和横通道内3种方案的优劣，以及隧道内自然风、火源位置、火灾规模及隧道纵坡等因素对正洞内及防护门处风速的影响程度及规律。研究结果表明： 1）对于隧道口紧急救援站，将风机同时布置于正洞进口段和平导进口段时需要的风机数量最少。2）隧道内自然风对隧道正洞进口段的风速影响最大，而火源位置的影响程度相对较小，火灾规模及隧道纵坡的影响规律相同；相比于隧道正洞，各因素对隧道防护门处的风速影响相对较小。3）同时考虑火灾规模、隧道纵坡、火源位置及隧道内自然风等因素时，满足防灾通风要求的风机总功率为不考虑上述因素时的2.5倍；火灾工况下，开启风机的总功率为不考虑上述因素时的3.0倍。     

新通风规范对公路隧道需风量计算的影响分析

新的公路隧道通风设计细则于2014年7月颁布,与上一规范相隔15年之久,在CO排放基数、CO要求浓度等方面发生了巨大变化,在隧道通风设计方面,直接影响设计需风量的变化。总结了新旧规范主要差异之处,并就设计阶段通风量计算与运营阶段的通风管理工作变化展开影响性分析。选取了1km、2km、3km、4km、5km等5条山区高速公路隧道,假定其通风方式均为纵向式通风,并且其他条件一致,分别计算新旧规范下对应的设计需风量。计算表明,新规范下长度小于3km的长隧道需风量增幅较大;长度为3km的隧道设计需风量几乎不变;长度在3~5km的隧道需风量明显减少。