基于CFD的高寒高海拔螺旋隧道射流风机安装位置优化分析

高寒高海拔螺旋隧道不同于普通直线隧道,曲线线型与低气压将直接影响射流风机的升压效果。本文以卧龙沟1号隧道通风工程为依托,采用FLUENT软件,进行不同射流风机安装横向净距,横向偏移工况的数值模拟,分析了不同工况下流场情况、风机轴心风速、风机升压能力。研究表明:在半径为720m的螺旋隧道中,两台No112型射流风机横向净距取1.7倍的风机直径,且向螺旋曲线内侧偏移约0.5m时具有最好的射流、升压能力;射流风机纵向间距宜为100m。研究成果可作为隧道运营通风设计的参考依据。     

沉管隧道射流风机布置方式研究

为了研究沉管隧道射流风机的布置方式对风机的升压折减效率的研究,优化沉管隧道射流风机的布置方式。本文采用CFD方法对沉管隧道内射流风机的布置方式进行研究,研究结果表明:对于3车道的沉管隧道,射流风机布置的最佳横向间距为3m;为了获得理想的升压效果,沉管隧道射流风机组的纵向间距为150~200m。     

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。     

曲线公路隧道射流风机布置方式优化研究

为分析小半径曲线隧道射流风机布置方式对风机升压折减效率的影响,优化曲线公路隧道射流风机布置方式,采用CFD方法对曲线隧道内多种风机布置方式及射流特性进行三维数值模拟计算分析。结果表明,改变并列风机组横向位置,以隧道断面轴对称线为基准向隧道内侧移动0．5m风机折减效率最高,其余位置风机折减效率不同程度下降;在满足隧道内建筑限界要求的基础上,风机组离拱顶越远风机折减效率越大;曲线隧道内,风机射流受到曲壁面的影响,射流特性较直线隧道更为复杂,风机诱导段距离约为90m,风机组纵向间距应大于100m。     

双向行车公路隧道射流通风系统优化分析

针对双向行车公路隧道设置回车道、紧急避车带的特点,根据隧道射流通风原理和模拟试验结果,对射流特性、通风效率进行了阐述和分析。提出了射流通风系统优化设计的原则和方法,给出了升压系数,回车道、停车带局部阻力系数等通风参数的计算公式,并对射流风机与回车道、停车带最小间距,射流组的最小控制间距,风机的壁面距,风机中心距,机组洞口距,不同压源共同作用下的射流增压的计算,风机增压与风机组数的关系进行了论述,以保证通风系统的合理布局。     

大型地下互通隧道射流风机升压特性数值模拟研究

根据流体力学的计算原理,采用CFD计算软件FLUENT,对深圳东部过境地下互通的两车道矩形直线隧道、两车道和三车道拱形小半径曲线隧道、四车道拱形直线隧道的射流通风流场和升压力情况进行了数值模拟。通过模拟射流风机升压力与理论计算升压力的比较,得到了两车道矩形直线隧道和拱形曲线隧道的升压力折减系数、三车道曲线隧道和四车道直线隧道的横向安装间距及升压力折减系数。模拟结果还表明,设计提出150m的纵向安装间距是满足要求的,在风机安装数量较多的情况下,可适当减小间距。该研究成果为依托工程的设计提供了指导,也可为类似工程提供参考。     

射流温度对公路隧道风机纵向间距的影响

依托公路隧道实际工程,运用FLUENT软件,采用RNGk-ε湍流模型,模拟分析了射流风机出口风速为30m/s时,针对第一组风机(距隧道入口52m)前端发生火灾,不同送风温度对隧道内温度场的影响。模拟结果表明,当风机出口温度为299,307,314,322,329K时,诱导段的长度分别缩短4%~10%。射流温度越高回流现象越明显,不利于诱导段气流组织的发展,风机纵向控制间距相应变大,从而影响了射流效率。研究结果为隧道内风机纵向控制间距的优化提供一定的理论依据。     

地下交通转换平台射流通风特性及风流组织方式研究

为探究地下交通转换平台内通风系统的合理布局，采用比尺模型试验和CFD模拟相结合的方法，研究射流风机和通风组织对地下交通转换平台内气流运动的影响。结果表明： 1）当联络通道内风机射流朝向敞开段时，为使风机升压系数Kj最大，630 mm、900 mm、1 120 mm射流风机的布设位置应距离敞开段分别大于40、50、65 m； 2）大口径射流风机具有更大的Kj，但占用的断面空间更大，且射流诱导段更长，应根据联络通道长度和高度合理选择射流风机口径； 3）地下交通转换平台的通风组织不宜采用同侧开启方式，采用对角抽吸方式时，联络通道内的污染物混入比最低、通风效率最高。     

公路隧道全射流风机运营通风设计

简要介绍全射流风机纵向式通风在公路隧道运营通风设计中的优点 ,从方案选择、计算方法、设计注意事项等方面分析全射流风机纵向式通风的设计要点 ,并提出建议 ,为公路隧道运营通风方案选择和计算提供参考     

自然风对射流风机临界风速的影响

临界风速是隧道排烟设计的重要参数,而自然风速与风向均对隧道排烟有显著影响。为研究自然风速与风向对射流风机临界风速的影响,根据π定理和相似理论,对影响射流风机临界风速的相关因素进行量纲分析,推导出射流风机临界风速与火源功率、自然风速这2个影响参数的无量纲函数关系式。采用1∶20隧道模型和5种不同火源功率,设计了11种模拟自然风,并对数据结果进行拟合,确定了射流风机临界风速与这2个影响参数的关系。结果表明:在射流风机与火源纵向间距不小于4 m情况下,其临界风速与火源纵向间距无关。自然风对射流风机临界风速有较大影响,且不同自然风时影响也有所不同:当自然风向与射流风机风向同向时,其临界风速与火源功率的1/3次方成正比,这虽与Oka等模型、Wu等模型和Li等模型相似,但实际隧道断面送风是不均匀的且隧道出入口具有自然风,自然风速越大,临界风速越小;当自然风向与射流风机风向反向时,其临界风速与火源功率的1/5次方成正比,且自然风速越大,临界风速越大。根据这些拟合结果确定了无量纲函数关系式中各未知系数的取值,进而得到了自然风速与风向的射流风机临界风速模型,并将模拟结果进行了验证,取得了较好的一致性。     

城市环廊隧道多种排烟方式组合排烟效果试验

考虑到城市环廊隧道(Urban Traffic Link Tunnel, UTLT)事故通风和火灾烟气控制的难度,为了给其提供防排烟优化设计方案,采用CO_2为示踪气体,对隧道单独采用横向排烟方式时的排烟、排热效率进行考查。对射流风机纵向排烟配合轴流风机集中排烟、射流风机纵向排烟配合排烟井自然排烟2种组合排烟方式在UTLT中的效果进行研究。结果表明:在UTLT中单独使用横向排烟时,随着排烟量的提高,排烟、排热效率增长趋于缓慢;增大横向排烟量会增加风机房与管道的占地面积,可能在城市核心区使用时遇到困难;采用火源上游射流风机纵向排烟与火源下游轴流风机集中排烟配合的方案,在轴流风机排烟量不变的情况下,仅仅依靠轴流风机的驱动力难以抑制烟气往火源上游蔓延;需要借助射流风机营造的纵向气流配合,但纵向风速过大又会加剧烟气向下游分支蔓延;采用火源上游射流风机纵向排烟与火源下游竖井自然排烟配合的方案,在纵向风速一定的情况下,须合理设置排烟井的截面尺寸与高度。     

城市环廊隧道多种排烟方式组合排烟效果试验（双语出版）

考虑到城市环廊隧道（Urban Traffic Link Tunnel,UTLT）事故通风和火灾烟气控制的难度,为了给其提供防排烟优化设计方案,采用CO₂为示踪气体,对隧道单独采用横向排烟方式时的排烟、排热效率进行考查。对射流风机纵向排烟配合轴流风机集中排烟、射流风机纵向排烟配合排烟井自然排烟2种组合排烟方式在UTLT中的效果进行研究。结果表明：在UTLT中单独使用横向排烟时,随着排烟量的提高,排烟、排热效率增长趋于缓慢;增大横向排烟量会增加风机房与管道的占地面积,可能在城市核心区使用时遇到困难;采用火源上游射流风机纵向排烟与火源下游轴流风机集中排烟配合的方案,在轴流风机排烟量不变的情况下,仅仅依靠轴流风机的驱动力难以抑制烟气往火源上游蔓延;需要借助射流风机营造的纵向气流配合,但纵向风速过大又会加剧烟气向下游分支蔓延;采用火源上游射流风机纵向排烟与火源下游竖井自然排烟配合的方案,在纵向风速一定的情况下,须合理设置排烟井的截面尺寸与高度。     

带出口匝道城市隧道通风特性比尺模型试验

通风特性是影响城市隧道内外环境的关键，为深入研究带出口匝道城市隧道风量及风量分配的变化规律，获得隧道总风量及分流比的高效控制策略，基于相似理论，设计并搭建总长为38 m的1/20带匝道隧道通风比尺模型，研制可实现8台模型风机联动的变频控制系统、16个断面的速度及压力数据的实时测量与自动采集系统（该系统在风速u ≥ 2.5 m·s^-1时，比尺模型同步满足阻力、惯性力和压力相似准则），进行各通风段射流升压力变化对隧道内风量及风量分配的影响试验。结果表明：隧道主线通风段与匝道通风段风量存在联动耦合效应，当调节某通风段射流升压力时，该通风段及与之串联的通风段风量均随着射流升压力的增大而增大，与之并联的通风段，风量随射流升压力的增大而减小；总风量和分流比分别是影响城市隧道内、外环境的关键因素，调节分流前主线段射流升压力不改变分流比，但对控制隧道总风量变化最为高效，单位射流升压力作用下的总风量变化幅度达1.43%·（N·m^-2）^-1；调节分流后主线段或匝道段射流升压力对隧道总风量的影响有限，但能有效控制分流比，单位射流升压力作用下的分流比增幅分别为（-4.43，4.16）%·（N·m^-2）^-1；利用分流前主线段的射流风机控制隧道内环境，利用分流后主线段或匝道段的射流风机控制隧道外环境，是最为高效的通风控制方法。     

公路隧道群污染物串流扩散机理与通风控制方法研究

本文模拟分析了不同间距、不同风速条件下两隧道间污染物分布情况,揭示了洞口之间污染气体扩散机理,提出了纵向间距50~100m两座相邻隧道污染物窜流百分比35%~65%结论,当洞外横风小于1.0~1.5m/s时,污染物窜流会导致后一隧道洞内污染物浓度超过设计允许浓度;提出了粤北山区复线高速公路间距50~100m隧道群的射流风机一体化设计方法和风速联动控制方法,为公路隧道群相邻隧道通风设施的一体化设计、建设和运营控制提供了技术依据。     

基于FDS的公路隧道火灾射流风机通风模式数值模拟研究

公路隧道内的纵向射流风机在火灾发生后的启动对控制烟气扩展起着十分重要的作用,通过FDS软件模拟了火源与射流风机之间的不同距离对烟气控制的影响和4种不同工况下射流风机通风模式对烟气扩散、下沉的影响;之后通过数值模拟所得数据得出不同工况下隧道内部的温度分布和能见度分布的情况.通过模拟结果和数值分析得出了射流风机在火灾发生时最有利于协助人员疏散和灭火作战的两种通风模式,为今后消防部门和隧道管理部门正确使用纵向射流风机进行通风提供一定的参考.     

西汉高速公路秦岭隧道轴流风机通风效果分析

随着交通量快速增长及车型大型化发展,全射流纵向通风模式已明显不能满足西汉高速秦岭一、二号隧道实际通风需求。为改善隧道通风状况,在秦岭一、二号隧道上行线安装了轴流风机。经对仅开启射流风机和同时开启射流和轴流风机两种工况下隧道内CO和烟尘浓度进行对比、分析后认为:开启射流和轴流风机工况下,隧道内污染物浓度较仅开启射流风机的情况下明显降低,隧道环境得到有效改善。     

扎尕梁特长公路隧道通风方案比选研究

为找到一种更加适合单洞双向行车特长公路隧道的通风方案,解决此类隧道排烟困难、人员疏散逃生困难的问题,结合具体工程,针对扎尕梁特长公路隧道的特点,提出合流型通风井排出式+射流风机纵向通风、平导压入式网络通风以及射流风机纵向通风+斜井分段排烟3种通风方案,从土建费用、机电设备初期投资、运营电费、通风控制、通风网络稳定性、通风方案的适用性以及管理维护几个方面对各个通风方案进行比选,通过比较各个方案的优点和缺点,最终给出推荐方案:射流风机纵向通风+斜井分段排烟方案。隧道正常运营工况下,主洞采用全射流纵向通风,实现按需通风;火灾工况下利用排烟斜井进行排烟,解决平导排烟只能分2段排烟的问题;利用平行导洞进行人员的疏散逃生和救援,解决人员疏散逃生问题。     

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。     

射流“风幕”、洞口风道吹入式通风系统在彭莫山隧道改造中的应用

彭莫山隧道为单线铁路隧道，长5592m。采用大功率轴流风机为主，小功率射流风机为辅的洞口风道吹人式通风系统。在轴流风桃的风道出口处，设置整流叶栅，以减步从风道喷射出的气流与隧道中心线的交角，同时缩小了风道出口流通断面，使喷射气流的动压增加，静压下降，以减少风道出口与隧道洞口间的静压差。洞口设置射流“风幕”，进一步减少了漏风量，使通风系统满足了使用要求。     

“双洞互补式+静电除尘”通风方式下公路隧道污染物浓度分布规律研究

为验证"双洞互补式+静电除尘"组合通风方式的通风效果,该文依托于荣乌高速公路营尔岭隧道工程,采用计算流体力学软件Fluent建立数值仿真模型,探讨换气通道位置以及射流风机增压在不同除尘效率下对隧道污染物浓度的影响规律。结果表明:随着换气通道距上坡隧道入口距离的增加,两条隧道出口污染物浓度逐渐接近;除尘设备可显著降低污染物浓度,同时随着除尘效率的增加,换气通道对平衡上下坡隧道出口污染物浓度的作用降低;随着隧道内射流风机增压的升高,隧道出口处的污染物浓度均逐渐减少,除尘设备除尘效率降低。