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。     

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。     

新七道梁隧道通风系统局部数值仿真模拟研究

本文通过采用计算流体动力学软件CFDesign。对高海拔区新七道梁特长公路隧道通风系统进行局部数值仿真模拟研究。根据隧道近远期交通量不同，采用在风道内平行布置两台轴流风机向隧道送风的方案，确定在近期，单台轴流风机提供的风量可满足近期交通量对隧道需风量要求，并确定单台轴流风机与通风道连接方案。     

双线隧道共用竖井排风时中隔板高度优化模型试验

在公路隧道竖井送排式纵向通风系统中,上下行隧道共用竖井排风的工况日趋广泛,为降低通风能耗,对竖井底部中隔板高度进行物理模型试验研究,测试不同风量和中隔板高度时能量损失的变化规律.结果表明在两隧道需风量比值为0.6～1时,中隔板高度宜取风道高度的0.55～0.65倍.     

公路隧道双洞互补式通风系统横通道角度研究

依托某公路隧道研究通风横通道角度对双洞互补式通风系统的影响。通过数值模拟,分析不同角度工况下分流3通与汇流3通因阻力损失不同而引起的送风量差别,提出联络风道中汇流3通因阻力损失是确定横通道角度的关键。计算表明,在通风风速较大时,随横通道角度的减小,汇流3通段阻力损失会急剧变大;横通道角度为60°时,有利于通风网络的气流组织。     

城市地下道路分(合)流匝道通风阻力特性

为分析多点进出结构的城市地下道路空气流动特性,以长沙市营盘路湘江隧道为原型,通过现场实测、缩尺模型试验以及CFD软件数值模拟方法,对分(合)匝道通风阻力特性进行了研究,考察了雷诺数、风量比、分岔角度对分(合)流匝道阻力特性的影响规律。研究结果表明:1)主隧道与匝道风量比、主隧道与匝道夹角是影响分(合)流匝道局部阻力系数的关键因素;2)城市地下道路分(合)流匝道局部阻力变化特性,不宜简单套用通风管道的三通构件的参数;3)结合最小二乘法和Matlab软件对计算结果进行多因素回归分析,给出了基于长沙营盘路湘江隧道的分(合)流匝道主隧道和匝道的局部阻力系数关联式。研究结果可为复杂结构城市地下道路通风系统阻力特性分析及通风工程优化设计提供方法参考。     

高海拔特长隧道斜井上联络风道不同开挖方式对比分析

基于国道G109线那曲至拉萨段控制性工程中的羊八井2号隧道工程实例,运用有限元分析方法对上跨联络风道的全断面法及上下台阶法开挖过程进行数值模拟,分析在上跨联络道开挖过程中隧道围岩及下方主隧道支护体系变形和应力的响应规律,并对比分析了两种开挖方式对主隧道的影响。结果表明：在上跨联络风道开挖过程中,特别是靠近上下两隧道交叉的部分,对主隧道变形和受力影响较大;采用上下台阶法时比采用全断面法开挖时变形可减少32%,主隧道拱顶处拉应力可减少35%,主隧道拱脚处压应力可减少72%,同时采用上下台阶法施工时也可缩小对主隧道的影响范围;上下台阶法更能保证工程的安全,避免对下方主隧道产生过大的扰动。     

特长海底公路隧道排烟孔数模分析及优化

针对某海底特长公路隧道火灾工况下重点排烟方案,运用CFD方法建立1∶1的三维数值仿真模型,模拟不同火灾工况下,不同排烟孔型式对应隧道内的风速、静压以及污染物浓度的分布,得到结论:2×1.5m×2m组合排烟孔附近区域静压变化梯度较小,风流分布较均匀,有利于将有毒气体控制在一定范围内排出,排烟效果较好;在排烟能力满足要求的情况下,仅开启风道一端排风机时,排烟孔风量分布沿隧道排风方向呈减小趋势,距事故位置最近的排烟孔风量最大,有利于控制有毒气体扩散范围.     

深圳地铁11号线车公庙综合交通枢纽工程两相邻基坑开挖对下卧运营隧道的影响

以深圳地铁11号线车公庙站交通枢纽工程为研究背景,分析西端风道基坑开挖和紧邻西端风道的11号线车站基坑开挖对既有深圳地铁1号线隧道的影响,采用三维有限元软件ABAQUS对隧道无保护措施和对土体加固措施2种工况进行计算,分析基坑开挖引起既有隧道的变形规律和旋喷桩的加固效果。同时在隧道内安装自动化监测系统,对隧道变形进行实时监测,通过反馈的监测数据对隧道变形情况进行分析,确保运营隧道的安全。结果表明:旋喷桩加固可以有效地减少隧道隆起的位移。     

电动卡车风冷电池舱流场分析及优化

本文使用PowerFlow软件对电动卡车风冷电池舱进行了流场仿真分析,得到原方案设在主风道内部形成了涡流,造成了大量的能量损失,导致风道内冷却气流流速迅速降低,风道设计不合理对电池的冷却效果不佳。根据仿真流场结果对风冷电池舱进行了优化,得到了风量分配更均匀,且风道内能量损失少的优化模型。     

公路隧道扩(缩)径风道局部损失数值模拟

应用有限元数值模拟方法,研究了公路隧道通风中不同几何形状缩径与扩径风道的阻力特性。研究结果表明:突扩风道的出口端与入口端风流速度比的取值不宜小于0.3;突缩风道的入口端与出口端风流速度比的取值不宜小于0.35;渐扩风道的渐扩角宜小于30°,当渐扩角不大于15°时,渐扩风道长度L不宜超过10 m,当渐扩角等于30°时,渐扩风道长度不宜超过3 m;渐缩风道的渐缩角宜小于30°,当渐缩角不大于15°时,渐缩风道长度不宜超过16 m,当渐缩角等于30°时,渐缩风道长度不宜超过3 m。     

特长公路隧道送排式通风设备配置的优化研究

根据某特长公路隧道不同行车速度下的风量计算,运用通风网络理论,进行了送排式通风射流风机和轴流风机的优化配置研究.研究表明:竖井(斜井)分段送排通风设计时,应通过各行车速度及风量计算射流风机台数,合理配置射流风机;如按最大行车速度设计可能会导致某一速度情况下风量不足,最小行车速度设计又将导致隧道通风能力严重过剩.主风机的选型应结合射流风机设置的控制风量进行.按最大设计风量计算,将导致主风机的选型偏大;按最小设计风量计算,将导致主风机的选型偏小,而射流风机的能耗会急剧增加.     

基于FDS的某公路隧道侧向集中排烟系统研究

利用FDS火灾动力学模拟软件对某公路隧道进行了模拟试验,研究了隧道侧向集中排烟系统中排烟口面积、排烟口排列方式、不同排烟风量以及纵向通风对烟气蔓延范围、烟气温度场分布、排烟口流量以及排烟口速度等对排烟效果的影响。结果表明,均匀排列方式的排烟效果优于按组排列的方式,排烟效率和排烟效能随着排烟风量的增加呈现出先增后减的趋势,因此,可得到较为合理的排烟口参数、排烟风量及较优的纵向风速,为采用侧向集中排烟系统的公路隧道在设计和研究排烟方案时提供一定的参考依据。     

基于CFD的某商用车除霜风道性能优化

为满足商用车除霜性能要求,缩短开发时间,采用CFD分析方法对某商用车除霜风道进行仿真优化。首先通过稳态分析优化设计阶段的除霜风道压损、风口风量分配、前挡与侧窗视野区域风速覆盖率等性能指标,使其满足目标要求;其次加载除霜出风的温升曲线,开展除霜瞬态分析来预估除霜效果;最后通过实际样车进行优化后的风道除霜验证试验。结果表明,除霜性能满足目标要求,CFD虚拟验证可以降低研发成本,提升开发效率。     

公路隧道运营通风辅助坑道断面比选确定

长大公路隧道为运营通风设有专门的通风辅助坑道，设计中大多数是依据允许最大风速来确定其断面，但却忽略了运营时风机的耗电费用影响，可能会造成很大的浪费，因通风电费与通风道断面积的2.5次方成反比，因而有必要将运营期间通风电费作为设计通风道断面的依据之一。为达到一段时期内的最佳经济效益，介绍了一种考虑运营费用的方法来确定公路隧道通风道的断面面积。     

汽车空调风道系统CFD研究与优化

基于对某种风道的CFD分析。对后风道和中心导风管进行了优化设计，改善了风量分配同时增加了总风量。分析结果显示改进能够满足要求。     

基于现生产仪表板的空调风道整合设计

本文讨论了某现有车型风道整合设计方案,并借助计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法对除霜风道及吹面风道的出风效果进行分析,得出了各风口的风量分配结果。根据CFD分析结果,对风道数据进行了改进。新的风道系统安装方便,并且出风和除霜性能优于原风道。     

高岩温TBM施工隧道的通风效果研究

为了在高温环境下保证施工人员健康和TBM的正常使用,对国内外高岩温隧道热害展开调研,采用理论分析和数学计算的方法,提出了高岩温TBM施工通风效果计算模型,对不同岩温、不同风量和不同风温条件下的掘进段通风效果进行计算分析。研究结果表明:围岩放热是高岩温TBM施工隧道的主要热源,在无通风条件下进行TBM施工时,预测空气温度与周围岩温基本呈线性递增关系;增大通风量可较大程度地改善高岩温隧洞空气温度,但是单纯地加大送风量不具有经济性。     

用“经济断面”法确定公路隧道通风道断面积

长大公路隧道的通风都要借助辅助通风道完成。在现在的通风设计中,大多数都是按照允许通风道内通过的最大风速来确定其断面面积,这样就忽略了通风的能耗,可能造成极大的浪费。本文从隧道的经济效益出发,介绍了一种考虑隧道的通风能耗来确定通风道断面积的方法,即“经济断面”法。     

西秦岭隧道互补式通风数值仿真分析

为研究换气风量与换气通道位置对互补式通风隧道内污染物浓度的影响规律,建立隧道通风三维数值仿真计算模型,分析4种不同组合工况下换气风量和换气通道位置对污染物浓度的变化影响。结果表明:随着换气风量的增加,上坡隧道排风段污染物浓度减小,下坡隧道全段污染物浓度减小;随着换气通道与上坡隧道入口距离的增加,上坡隧道排风段污染物浓度增加,下坡隧道排风段污染物浓度减小。