“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。     

公路隧道双洞互补式通风的设计方法与试验

针对单坡隧道左右线通风负荷不均衡的问题,提出了双洞互补式通风方式,详细推导了左右线隧道长度不同、换气风量不同时双洞互补式通风的计算方法;采用物理模型试验,验证了双洞互补式通风方式的可行性和可靠性;利用双洞互补式通风设计方法对某隧道进行了简要的通风设计,通过比较单斜井送排式通风方案和互补式通风方案的配机功率,分析了互补式通风方案的经济效益.结果表明:双洞互补式通风方式利用下坡隧道作为上坡隧道的换气竖井,用空气质量较好的下坡隧道内新鲜空气去稀释空气质量较差的上坡隧道内的污浊空气,减小了通风系统规模,均衡了左右线隧道风量,降低能耗,节约了初期投资,具有良好的经济和生态效益.     

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。     

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。     

单向坡特长公路隧道的通风系统设计

为了分析单向坡特长公路隧道通风系统的特殊性,并满足其正常行车环境卫生标准和火灾排烟问题,采用需风量分析及多方案技术经济综合比较的方法,用单斜井送排式纵向通风模式解决了上坡隧道与下坡隧道需风量不平衡及火灾排烟问题。     

双洞互补式通风系统在两河隧道中的应用研究

针对两河特长公路隧道左右线通风负荷差异较大的情况,采用双洞互补式通风设计理论及方法,对两河隧道通风系统进行优化设计。采用横向通风道使上下行隧道形成整体通风网络,以下坡隧道内污染物浓度较低的空气去稀释上坡隧道中污染严重的空气,使2条隧道内的通风均满足娩范要求。互补式通风方式充分利用隧道内部空间与下坡隧道的富裕通风能力,取消通风竖井,使通风系统整体经济效益得到显著提高。     

特长跨海公路隧道排烟道辅助通风下排风口设计参数的数值模拟研究——以青岛第二海底隧道为例

针对特长水下隧道不设竖井运营通风方案下的参数优化,依托青岛第二海底隧道在海中不设竖井的新型运营通风方案,利用CFD软件Fluent建立三维数值模型,分别研究2种不同形式排风口(整体式和分离式)、排风口面积、风阀及顶部烟道分岔口位置对风流局部阻力系数的影响,得到最优通风参数及相应的局部阻力系数。研究结果表明:1)在其他条件相同的情况下采用新型通风方案时,整体式排风口优于分离式排风口;2)随着排风口面积增大,排风口段局部阻力系数逐渐减小,减小速率逐渐降低,排风口面积宜取45m~2左右;3)随着风阀与排风口距离增大,局部阻力系数逐渐减小,但减小幅度不大,风阀与排风口距离宜取10m左右;4)随着顶部烟道分岔口与排风口距离增大,局部阻力系数呈现先减小后增大的变化趋势,顶部烟道分岔口与排风口距离宜取10～20m。     

自然开口及射流风机位置对公路隧道CO浓度分布的影响

为了优化公路隧道自然开口及射流风机的位置,实现降低隧道建设成本、节约能源和减少环境影响的目的,以开设自然开口的公路隧道分段式纵向通风方式为研究对象,通过建立公路隧道的通风数学模型,研究自然开口和射流风机的布置位置对隧道CO浓度分布的影响.研究表明:设置自然开口后,隧道内污染物浓度分布情况并非一定优于不布置自然开口;在多自然开口通风方案中,将距离隧道出口较近的自然开口作为排风自然开口可提高分污效果;将自然开口集中布置在隧道后部,同时将较多的射流风机布置在自然开口群后端,可增大隧道出口的实际通风量并降低隧道出口污染物浓度.     

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。     

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。     

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.     

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。     

台湾雪山特长公路隧道通风系统分析

本文通过空气动力学及污染物运动分析发展程序模拟台湾雪山隧道内的污染物浓度分布。车行上坡隧道塞车是雪山隧道的最大通风需求工况,雪山隧道通风设计最大的特点是将通风竖井和空气互换管道整合一体,故隧道塞车时的最大通风需求可由相邻隧道共同分担。通风竖井或空气互换处是隧道内空气最污浊的地方,通风设备运作使通风竖井或空气互换处的污染物浓度恰能符合安全标准即可;通风竖井较空气互换耗电但排污最有效,空气互换对平衡两隧道通风需求差都有优良效果,两者功能类似。本文模拟雪山隧道在数种不同交通流状况下的通风需求及隧道内的污染物分布。     

特长公路隧道互补与竖井送排组合通风污染物分布规律

为了探究特长公路隧道互补式与竖井送排组合式通风系统的污染物分布规律,依托云南省昆明至宜良高速公路阳宗隧道通风工程,利用Fluent软件建立基于计算流体力学原理的有限元模型,分析不同设计参数对污染物浓度分布的影响规律,推导了通风系统设计参数的估算方法并优化了实际工况的设计参数。结果表明,特长公路隧道中组合式通风系统的工作效果良好,污染空气浓度在竖井和互补通道的共同作用下得到了良好的控制,显著降低了隧道中污染物浓度极值的大小。     

特长城市复杂隧道通风系统运营优化研究

为解决特长城市复杂隧道通风系统因计算复杂而导致的运营规划困难、验证初始理想运营设计方案是否可靠等问题,针对某特长城市复杂隧道,采用SES通风软件,对南北线隧道在不同运营工况下的通风量进行模拟计算。计算比较不同车速工况下隧道风机总装机功率和洞口排污比例,确定隧道轴流风机和射流风机的开启位置和开启数量;分析阻滞工况下隧道内部和出口的污染物体积分数情况,验证优化方案的可行性。经研究发现： 车辆行驶产生的活塞风不能满足特长城市复杂隧道正常运营需风量的需求,需开启部分射流风机; 离隧道主线出入口过近的排风井排污效果较差,开启后会增大隧道通风能耗。     

公路隧道互补结合竖井送排的改进型混合通风方式研究

针对特长公路隧道常规分段纵向式通风系统运营费用昂贵的问题,提出采用双洞互补与竖井送排相结合的改进型混合通风方式。在理论分析的前提下给出换气横通道与竖井的合理结合方案,详细推导适用于超出常规双洞互补通风方式限制长度的隧道的改进型混合通风方式计算方法;通过比较传统分段通风方式和改进型混合通风方式的交通风与隧道结构利用效率,对改进型混合通风方案的经济效益进行工程实例分析。结果表明：改进型混合通风方式与常规分段纵向式通风方式相比,前者有效地提高了交通风的利用率,降低了由于交通风太过富余而对隧道通风产生的不利影响,同时减少了资源的浪费;在最不利的行车阻滞工况下,改进型混合通风方式需要通过竖井进行送排的风量之和由1 723.06 m³·s^-1降至804.62 m³·s^-1,降幅达53.3％,有效地减少了轴流风机的功率,降低了对竖井的设计要求;在隧道通风最不利工况下,射流风机的配机功率提高了84%,轴流风机配机功率降低了52.4%,虽然射流风机购置费用增加,但总配机功率仍然减少13.1%,极大地节省了运营费用;在土建方面,改进型混合通风方式增加了2个横风道,取消了部分送排联络通道,相互抵消,但竖井的规模减小,土建费用有所下降;改进型混合通风方式增加了2条排烟通道,解决了双洞互补通风方式中火灾排烟困难的问题。     

城市公路封闭段废气排放方式对环境的影响

为了探究城市公路封闭段废气集中排放方式对大气环境的影响,采用AERMOD预测模型,模拟成都某拟建城市公路隧道通风塔、低风井与封闭式声屏障段连续开孔、间断开孔等4种废气集中排放方式对环境的影响。结果发现,大气污染物源强一致时,封闭式声屏障采用间断开孔对环境空气的影响比连续开孔时小;隧道大气污染物集中排放时,风塔高度不是决定污染影响程度的唯一因素,20m通风塔与30m通风塔对环境的影响范围和程度差别不大,通风塔比低风井排放方式对环境的影响更小。建议封闭式声屏障采用开孔方式排放污染物时,应尽量减小开孔率;隧道集中排放污染物时,首先应考虑高空排放。     

城开路满月特长隧道通风方案优化研究

银川至百色国家高速公路重庆开县至城口(渝陕界)段满月隧道左右线分别长11446m和11428m,本文根据隧道埋深、需风量、通风井类型及数量、斜井施工运输方式提出了5种通风方案,对通风能耗、建安费、通风效果、防灾救援、工程地质问题、辅助主隧道施工等方面进行全面的技术经济比较,提出左线采用竖井送排分两段通风、右线采用一竖一斜分三段通风方案,并对推荐方案斜/竖井的最优排风比、经济风速和经济断面进行了分析,提出了满月隧道通风斜/竖井优化配置方案。论文的研究结论对满月隧道的通风设计提供了技术支撑,也对类似工程提供了参考。     

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。