長大公路隧道縱向通風系統(tǒng)數(shù)值模擬.pdf

1、現(xiàn)代新的通風技術(shù)使長度不再是通風的主要限制因素，縱向通風越來越頻繁地運用于長大公路隧道通風當中。公路隧道通風設施的費用在長大隧道甚至可達50％。對長大隧道內(nèi)的空氣流速與壓力分布、污染物濃度及通風防災的研究因此成為各國隧道專業(yè)人員十分關注的研究課題。合理經(jīng)濟地采用長大隧道通風方案，控制隧道內(nèi)污染物煙氣濃度，保證隧道正常通風及火災排煙，對現(xiàn)代隧道通風技術(shù)有著重要的意義。 由于隧道空氣分布受到諸多因素的影響，故揭示其規(guī)律比較困難。近年

2、來，隨著計算機的發(fā)展和應用，數(shù)值求解的能力越來越高，為直接以理論流體力學計算氣流組織創(chuàng)造了條件。“計算流體動力學”(CFD, Computational Fluid Dynamics) 是伴隨著計算機的出現(xiàn)而興起的一門新科學，因此利用CFD方法對氣流組織進行數(shù)值模擬方興未艾。 本文利用FLUENT與FDS軟件，以計算流體力學和傳熱學為基礎，建立了隧道通風全局的二維模型和局部的三維模型。應用計算流體動力學的理論和方法模擬隧道通風空

3、氣的紊流流動，在對物理模型和數(shù)學模型進行理論分析和假設的基礎上，運用K-ε模型與SIMPLE方法對隧道內(nèi)氣流組織進行了二維及三維數(shù)值模擬，邊界條件采用K-ε模型結(jié)合壁面函數(shù)的方法進行處理，同時對紊流及其模型、方程離散、方程組的耦合聯(lián)立求解以及SIMPLE算法等數(shù)值計算等問題進行了論述。在二維模擬中以雪峰山隧道為數(shù)值模型，計算得出隧道主風機及兩組四臺送排風機的轉(zhuǎn)速變化對隧道內(nèi)流場的影響。在三維模擬中著眼于風機的綜合性能影響因素的考察，得出

4、隧道空氣流速、風機出口風速、安裝高度、風機間距對風機綜合影響系數(shù)K的變化規(guī)律。引入公開免費軟件火災動態(tài)模擬FDS（Fire Dynamics Simulator）對豎井附近的火災溫度分布情況和煙氣流動規(guī)律進行了模擬計算。結(jié)果表明，入口射流主風機對隧道各段的影響最為顯著，送風機的升壓影響大于排風機。射流風機的綜合影響系數(shù)隨隧道空氣流速變大而減小，隨射流風機的出口風速、同組射流風機的橫向距離、安裝高度的變大而增大。進一步驗證了火災工況下的臨