某铁路隧道内紧急救援站防灾通风方案及影响因素研究

为确定铁路隧道内紧急救援站防灾通风机合理的布置方案,分析相关因素对防灾通风的影响规律,合理简化防灾通风计算,以某铁路隧道内紧急救援站工程为依托,利用SES程序建立防灾通风计算模型,对风机仅布置于正洞、横通道及同时布置于正洞和横通道内3种方案进行比选,并研究自然风、火灾位置、火灾规模及隧道纵坡等因素对救援站防灾通风的单一及其综合影响规律。结果表明:对于左右分离式隧道内紧急救援站,将风机布置于救援站前后两端的正洞内时,满足防灾通风要求的风机数量最少,是较优的布置方案;各因素均会对防护门处风速产生影响,影响程度依次为自然风、火灾位置、火灾规模、隧道纵坡;同时考虑自然风和火灾因素作用时,最不利工况下需要的风机数量约为不考虑其影响时的1.9倍。     

公路隧道通风系统“沿程压力损失系数”取值研究

对公路隧道通风系统中的沿程压力损失系数取值进行了理论分析和计算模拟。研究结果表明,尼古拉兹经验计算式适用于联络风道和竖井的沿程压力损失系数计算且可满足工程精度要求,但并不适用于运营工况下隧道正洞的沿程压力损失系数计算。在充分考虑高速公路隧道洞内附属设施的情况下,对两车道、三车道以及四车道公路隧道的"等效通风沿程压力损失系数"进行模拟,得出了对应隧道"等效通风沿程压力损失系数"的最小值。在此基础上,考虑隧道内行驶车辆的体积对隧道通风的影响,求出了隧道"等效通风沿程压力损失系数"的最大值。相关研究结论可供公路隧道通风设计计算参考。     

曲线公路隧道沿程阻力损失数值模拟

基于不可压缩粘性流体的N—S方程和k—ε两方程湍流模型,采用CFD方法对曲线隧道通风沿程阻力损失进行模拟计算。结果表明:曲线隧道中即增加了摩擦阻力损失也增大局部阻力损失;曲线隧道断面形式和通风速度对沿程阻力系数的影响较小,在距入口600m后沿程阻力系数基本达到稳定,入口段沿程阻力系数偏大;沿程阻力系数随半径的减小逐渐增大,半径较小时,增大尤为明显,并提出了小半径隧道沿程阻力系数的计算方法。     

紫之隧道群洞口空气交叉污染数值分析及工程措施

文章以杭州市紫之隧道群1号隧道与2号隧道为研究对象,采用FLUENT流体计算软件,模拟在不同横向自然风风速下,隧道出口污染物扩散对相邻隧道及下游隧道进口通风的影响。并进一步研究在无自然风条件下,采取增大隧道出口风速、增加上下游隧道间距措施后的影响变化。经过分析,通过提高隧道出口风速来降低交叉污染程度可行性差,通过线形优化增加隧道纵向间距也难以实现。为解决交叉污染问题,本工程在隧道出口洞段设置排风通道,将污染空气集中排放。     

高瓦斯隧道通风技术研究

超长公路隧道建设中,瓦斯浓度需作为施工安全因素考虑。以三联隧道为工程依托,采用流体计算软件PHOENICS建立了瓦斯隧道扩散数学模型,经计算研究共得出以下几点结论:在隧道横断面考虑,瓦斯浓度最高点为断面顶端,监测时需以顶端浓度作为判断依据;在隧道纵断面考虑,掌子面附近CH4浓度最高,瓦斯浓度最大,随着通入新鲜空气,瓦斯逐步向外扩散,掌子面位置瓦斯浓度降低;在入口风速为4 m/s条件下,通风30 min时刻掌子面CH4浓度降低至0.004 162,在入口风速为8 m/s条件下,通风30 min掌子面CH4浓度降低至0.002 301;从施工便利以及通风效果良好两方面考虑,最佳入口风速应设置为5~7 m/s。     

公路隧道内火灾烟气温度及层化高度分布特征试验

通过在云南昆明—石林高速公路阳宗隧道内的现场模拟火灾试验,对不同纵向通风速率下公路隧道内火灾烟气温度及层化高度沿隧道的分布特征进行了研究。结果表明:拱顶下方烟气温度沿隧道呈幂指数分布;纵向通风速度对烟气层高度沿隧道的分布有重大影响,纵向风速较小时,烟气可以在隧道上部空间维持较好的层化结构,不会影响火灾发生时人员的安全疏散,而较大的纵向风速将导致烟气层高度沿隧道迅速降到地面,对火灾发生时的人员疏散造成威胁。     

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。     

城市慢行隧道运营通风控制标准研究

为了对城市慢行隧道通风系统进行合理设置,以保证隧道运营的安全性与舒适性,以珠海某慢行隧道为工程依托,在调研分析的基础上从慢行隧道安全性和舒适性出发,首先通过经验公式对人体CO_2释放速率进行计算,并推导给出隧道高峰时刻人员滞留量计算公式,进而预测可得隧道内行人CO_2释放量,故可确定基于CO_2稀释的慢行隧道通风换气控制标准。同时,对其他地下空间通风换气控制标准进行调研总结,并结合城市慢行隧道自身特点给出基于新鲜风量补充的慢行隧道通风换气控制标准。此外,通过不同温湿度环境条件下的人体舒适性通风风速控制标准结合隧道等效换气频率公式计算得到基于湿热环境舒适性的慢行隧道通风换气控制标准,并基于所得运营通风控制标准给出了依托工程板障山隧道的运营通风设计方案。研究结果表明:城市慢行隧道通风设计安全标准应以稀释CO_2为主,其浓度不宜超过0.1%;在湿热环境下慢行隧道的舒适性通风风速控制标准为温度低于30℃时为0.6～1.0 m/s,反之则为1.0～1.25 m/s,且慢行隧道应结合隧道内行人密度来确定新鲜空气的补给量;在考虑预留一定富余量的情况下可按换气频率为4次/h进行依托隧道工程运营通风设计,相对应的隧道换气风速为1.36 m/s,需风量为57.77 m~3/s。     

矩形大断面隧道洞口CO扩散与中隔墙长度设置

为了研究矩形大断面水下隧道洞口污染物的窜流特征,减少矩形大断面水下隧道洞口污染物窜流带来的二次污染,特以太湖水下隧道工程为依托背景,根据实际隧道断面工况条件仿真建模进行模拟计算。采用k-ε双方程紊流模型及组分传输方程组,借助流体计算软件Fluent,模拟了隧道洞口段不同进(排)风速度、不同自然风工况下的CO浓度场,分析了隧道洞口防窜中隔墙长度对CO扩散的影响。结果表明:无自然风作用时,给定进(排)风速度,二次污染率随着排(进)风速度的增大而增大(减小),随着中隔墙长度的增大而减小;当中隔墙高度为7.25 m,长度设置为25 m时,隧道双洞间的二次污染率小于10%,满足CO防窜要求;有自然风作用且自然风风向为最不利风向时,CO在隧道双洞间的窜流随着自然风速的增大而增大;当中隔墙长度设置为40 m时,隧道双洞间二次污染率小于10%,满足CO防窜要求;隧道设计最大进(排)风速7.5 m/s和自然风速2.5 m/s,中隔墙长度设置为50 m时,隧道双洞间的二次污染率接近10%。因此,推荐隧道洞口中隔墙设置长度为50 m。     

纵向通风下不同坡形隧道火灾烟气温度分布特性研究

为了解决不同纵向坡形隧道发生火灾时的烟流控制问题,以宝兰客运专线渭河隧道V形坡火灾通风为例,采用三维数值模拟方法,对不同坡形下烟气温度的分布特性进行研究。通过对V形坡、单面坡和人字坡等不同坡形隧道在不同纵向通风速度下的火灾工况模拟,对比分析隧道拱顶、一人高和3.0 m高处的温度分布特征。结果表明： 在火灾发生初期,当无纵向通风时,在变坡点火源车厢附近人字坡的温度最高,但随着离火源点距离的增大,V形坡的温度逐渐达到最大;当有纵向通风时,V形坡下游沿程的温度最高,且随风速增大,温度最高区域的分布范围逐渐扩大,而单面坡和人字坡的温度变化曲线基本一致,并在离火源点较远的下游区域趋于定值;在本研究范围内的坡形、坡度条件下,当纵向通风风速达到2 m/s 时,烟控效果最好。     

鹧鸪山隧道运营通风网络模拟优化分析

运用通风网络理论对317国道鹧鸪山隧道的运营通风方案进行了优化研究,根据工程实际情况,提出四种运营通风方案,按自然分风和控制分风两种情况进行模拟分析,并研究了自然风压对隧道运营通风的影响。研究结果表明,鹧鸪山隧道的运营通风方案存在优化的可能,隧道内射流风机的设置应随着自然风压的变化而变化。     

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。     

隧道施工通风系统中竖井风量及影响因素分析

解决特长或单斜井多作业面隧道的施工通风问题常常需要增设通风竖井。为深入分析影响竖井通风的因素，以竖直圆管代替竖井，假设其内壁温度沿井壁线性变化，首先，推导出含内热源的竖井截面内稳态气流的平均风速表达式；然后，采用泰勒级数法得到竖井通风量的表达式。研究结果表明： 1）在隧道入口处大气压Pa5与进风竖井井口大气压Pa1的变化保持一致的情况下，两者差值不会对隧道施工通风产生影响。2）当Pa5与Pa1变化不同步时，两者差值（Pa5-Pa1）增大使得竖井进风量减小。3）位于进风竖井井底的风机所需风压随井口大气温度的升高而减小，随地层温度升高而增大。4）在环境参数与工作条件确定的情况下，可应用竖井风量表达式实现需风量定量分析。     

金家庄特长螺旋隧道施工通风方案优化分析

为加快长大隧道施工进度，多采用开挖斜井增加工作面，而多工作面同时施工时，通风成为影响掘进速度的重要因素。以金家庄螺旋隧道斜井工区工程为依托，针对左线现有压入式通风方案工作面风量较小、通风效果较差的问题，提出风仓式通风方案。采用三维数值模型对2种方案的“风机-风管-隧道”系统进行计算分析，并将数值计算所得测点风速与现测数据进行校验。计算结果表明： 1）现有压入式通风，风管供风量和洞内风速均不能满足隧道施工通风要求； 2）采用风仓式通风方案后，能较好地控制工作面风管出口风量，使各工作面风量满足要求； 3）风仓式通风具有灵活性，可随着隧道开挖进尺的增加，调节风仓内风机，控制工作面风量； 4）风仓式通风能减少风管长度和转角，从而减少漏风量和风压损失，较好地为工作面提供风量。本文研究成果可为类似工程提供参考，具有实际工程意义。     

高黎贡山隧道施工热环境通风降温计算方法应用研究

为解决高地温隧道施工热环境难题、掌握隧道中的热源和冷源的能量平衡控制方法，以传热学原理为基础，通过能量守能定律，推导得出无高温水出露和有高温水出露2种工况下的新风量计算公式。以大瑞铁路高黎贡山隧道为例进行研究，得到以下结论： 1）推导得出的理论公式具有一定的可靠性，计算误差可控制在6%左右； 2）增大通风量可使洞内相对湿度大幅度降低，通风降湿效果明显； 3）低温、低湿新鲜风可以有效改善隧道内环境质量，但存在局限性，应因地制宜地选取热环境控制方法。     

厦门莲花公路隧道火风压及其对气流组织的影响研究

利用ANSYS/FLOTRAN软件对南安（金陶）—厦门高速公路（厦门段）莲花公路隧道进行火灾温度场数值模拟,分析同一火灾规模在不同风速下,火灾时隧道内火风压特性及其对通风气流组织的影响,为厦门段莲花隧道和与其相似的大坡度公路隧道的消防预案和火区火风压研究提供参考依据。     

公路隧道火灾情况下风压场变化的模型试验研究

公路隧道发生火灾时,对隧道安全构成威胁的是烟流和温度的扩散,而烟流和温度的扩散速度主要依赖于风流速度,影响风流速度的主要因素是风压。由于隧道火灾产生的烟流节流效应阻力、烟流摩擦阻力、烟流浮力效应的作用,使隧道内风压发生很大的变化,因此,研究风压的变化规律对救援和通风方案的制定有着极其重要的意义。     

雪峰山隧道通风模型工况实验研究

介绍了雪峰山隧道通风模型工况实验，研究了远期工况下隧道各段的风速、压力和各井送排风速变化。分析了送风量、排风量与短道段串回流风量相关性，提出远期工况和近期工况下的隧道通风规律和结论。     

矩形断面综合管廊线缆舱通风阻力系数数值仿真研究

为探究城市综合管廊通风阻力影响因素和计算方法，通过调研综合管廊通风系统设计和交通隧道通风阻力的相关研究成果，得到综合管廊线缆舱单位长度通风阻力系数的计算公式。建立综合管廊线缆舱三维数值模型，利用ANSYS FLUENT软件并采用标准双方程模型对通风障碍物比例约为15%的综合管廊线缆舱室内部支架、线缆和热效应对通风的阻力影响进行模拟。分析得到： 1)相较于内部无支架、线缆的综合管廊线缆舱，有支架、线缆时对通风阻力影响极大； 2）随着通风风速的增大，综合管廊线缆舱通风阻力逐渐增大，而通风阻力系数减小，且逐渐趋于稳定； 3）进口空气温度、线缆发热及舱内温度产生的热效应对通风的阻力效应有一定的影响，且随着进风温度增大，通风阻力和通风阻力系数逐渐降低。     

公路隧道通风设计若干问题探讨

长大公路隧道的通风系统工程造价高、运营能耗大,通风系统设计合理与否,对长大隧道工程建设有重要影响。现行的《公路隧道通风照明设计规范》(JT J 026.1-1999)在隧道自然风阻力计算、根据稀释烟雾计算隧道需风量、竖井送排式通风系统中“不应有短道回流”等方面存在一定问题。在分析论证的基础上提出:(1)隧道自然风阻力应由自然风等效压差确定,在缺少工程实地观测资料的情况下,假定隧道自然风阻力为常量,并在10~30 Pa之间取值;(2)依据稀释烟雾计算隧道需风量时,在公式中应引入烟雾的质量浓度或烟雾的体积浓度,并用其替代公式中的一般烟雾浓度;(3)竖井送排式通风系统中宜变短道顺流为有控制的回流。