A NUMERICAL ANALYSIS OF THE VENTILATION PERFORMANCE FOR DIFFERENT VENTILATION STRATEGIES IN A SUBWAY TUNNEL

An unsteady three-dimensional analysis of the ventilation performance is carried out for different ventilation strategies to find out a ventilation method with a high performance in a subway tunnel.The natural ventilation performance associated with a train-induced air flow in a subway tunnel is examined.The dynamic layering method is used to consider the moving boundary of a train in the current CFD method.The geometries of the modeled tunnel and the subway train are partially based on those of the Seoul subway.The effects of the structure of the ventilation duct and the geometry of the partitions on the ventilation performance are evaluated.The results show that the combined ventilation ducts (to be designed),and the partitioning blocks installed along the middle of tunnel (already in existences) are helpful for air exchange.This study can provide some guidance for the design of ventilation ducts in a subway system.     

多洞联合泄洪通风补气系统运行特性

结合水-气分层流理论,构建了如美泄洪洞与溢洪洞联合泄洪通风补气系统理论计算模型,研究了如美多条泄洪隧洞的通风补气特性,绘制并总结了如美各条泄洪隧洞的负压、补气竖井风速及通风量随泄洪洞洞顶余幅高度及其补气竖井截面尺寸的变化规律。结果表明：泄洪洞负压出现极小值和极大值并存的3分区,而溢洪洞负压无明显变化;泄洪洞补气竖井风速和通风量出现极大值,溢洪洞补气竖井通风量反之出现极小值。综合考虑各条隧洞通气参数的变化,可为联合泄洪系统中泄洪洞及其补气竖井尺寸的选择提供参考依据。     

导流洞改作发电尾水洞过渡过程中明满流的数学模型

本文在总结前人研究成果的基础上，系统地考虑了导流洞改作发尾电水洞内明满流体特有的初始状态和边界条件的影响，对洞内共留空气和进，排气过程作了精心处理，应用有压不恒定流基本方程和理想气体状态方程建立了数学模型；通过大量计算与水力学模型试验对比，表明该数学模型是合理的，为类似工程设计提供了理论依据，具有实际的参考价值。     

高瓦斯隧道施工通风方案设计及瓦斯运移规律研究

通风是防治隧道瓦斯浓度超限及爆炸事故的关键措施。以石黔高速公路七曜山隧道为背景,阐述双洞高瓦斯隧道射流巷道式通风方案的设计方法,基于ＦＬＵＥＮＴ软件研究隧道内部风速与瓦斯浓度的分布规律。研究结果表明:内燃机械尾气为七曜山隧道需风量的主控因素,排风洞风筒在横通道弯折处的阻力达到总阻力的21．7％,应注意保持风筒圆顺度;同一断面不同位置风速各不相同,远离风筒的拱顶与拱壁相交处、横通道与正洞连接处等位置积聚;隧道纵向瓦斯浓度在风筒出口附近呈两端高、中间低的分布特征,建议施工人员尽量在风筒出口的后方附近驻足。     

梨园水电站通风空调、防排烟及事故通风系统设计

介绍梨园水电站的通风空调、防排烟及事故通风系统的设计,包括室内外空气参数计算、负荷计算、系统划分、具体方案选择,设计时在借鉴以往一些大型电站设计成功经验的基础上进行了大量优化改进措施,例如利用大量的结构风道作为大型送排风道、为减少散湿在下游副厂房处于正常尾水位的房间设置防潮夹层、合理进行气流组织将尾水管进入廊道低温高湿的空气排至中间层、中控楼利用全热交换器对排风进行能量回收等等。     

泵站钟形进水流道吸水室后壁形状的研究

基于三维不可压缩流体的雷诺平均N-S方程和RNGk-ε紊流模型,对矩形、半圆形和"ω"吸水室后壁形状的钟形进水流道泵装置进行了三维紊流数值模拟,并分析了钟形进水流道后壁形状对泵装置水力特性的影响。相同流量下,"ω"形吸水室进水流道流线分布最规则,漩涡比其他形状的进水流道小,"ω"形吸水室进水流道水力损失比矩形吸水室进水流道小1cm;出口断面的流速均匀度达到93%,比矩形和半圆形吸水室进水流道高约2个百分点;出口断面速度加权平均角度达到83.5°,比矩形吸水室进水流道高0.6°,比半圆形吸水室进水流道高0.2°;泵装置运行高效区流量范围比半圆形的拓宽了7.3%,比矩形的拓宽了30%。该研究对于完善泵站钟型进水流道吸水室优化设计具有一定意义。     

通气对水平旋流内消能泄洪洞水力特性的影响

 通过模型试验，研究了水平旋流条件下通气对水力特性的影响，结果表明，通气对流态、泄流量、壁面压强和空腔内的气体压强均有较显著的影响。通气时，环流空腔的直径增大，流动稳定；随通气孔直径的增大，泄流量和通风量均先增大然后减小，具有最大值，且环流空腔内的负压值迅速减小并趋于零；不通气或通气孔的直径较小时，负压值较大，壁面压强也较大，这与通常的认识不同；随下游水位的升高，在下游洞口临近淹没时，通气量达到最大。     

山西中部引黄工程TBM长距离独头掘进通风研究

结合山西中部引黄工程的线路及施工特点,在穿越黑茶山自然保护区时决定采用TBM施工,但由于工程实际情况取消了通风支洞后,TBM1标独头掘进距离长达26 km,其通风问题成为了制约工程安全、进度及经济效益的重要因素。在利用现有支洞及通风设备的条件下,采用压入式、吸出式、串联式和巷道式的复合通风方式,分3阶段进行通风系统的布置与运行,需风量及风压的校核计算表明此方案可以满足本工程的通风需求。此外,创新性地引入了无损接力风机连接片,以减少接力风机处的漏风量,为实现长距离通风提供更为有利的保障。     

水平旋转内消能泄洪洞空腔环流内气体压强的变化规律

空腔环流内的气体压强与许多水动力学特性直接有关，是重要的水动力学的边界条件之一。在吸吮流流态下，当起旋器出口的水流傅汝德数较大时，空腔环流内负压的大小，主要与通气孔直径有关，但沿程的变化可视为常数；水平旋流洞起始断面的相对真空度与相对通气孔直径的关系为指数关系；下游水位对空腔内气体压强有明显的影响，在某一下游水位时空腔内的气体压强有最小值。根据气体压强、离心力压强和壁面压强之间的关系可知，离心力压强是造成壁面压强和壁面切应力沿程变化的主要因素；空腔环流内负压大小不同时，水平洞内水流能动量的转变规律是不同的。     

敞开式TBM隧洞通风系统布置及除尘效果研究

为了研究敞开式TBM施工通风布置方案并提高通风除尘效果,以引汉济渭秦岭输水隧洞TBM工程为依托,利用数值计算软件FLUENT对不同送风风速,不同送风管位置下的洞内除尘效果进行了计算研究,并将模拟计算与现场实测结果对比,优化了施工通风系统布置。研究结果表明:粉尘质量浓度从拱架作业区至主控室逐渐增大,随着到掌子面的距离增加,粉尘浓度降低;送风风速越大,洞内粉尘危险浓度区域越广,敞开式TBM内人员集中作业区的粉尘质量浓度越小;送风管距掌子面越远,人员集中作业区粉尘浓度越高,送风管布置在距掌子面15 m时,作业区粉尘浓度最低。优化方案将送风风管和除尘风管分别布置在距掌子面15 m和25 m,送风风速和除尘风速为40 m/s和15 m/s时,作业区粉尘质量浓度可控制在2 mg/m~3规范限值以下。     

水工隧洞钻爆法施工中的通风散烟

以山西省中部引黄工程27号支洞的通风散烟的实际情况为例,介绍了通风散烟目的、标准、通风设计和大长隧洞常规钻爆法施工设计中通风散烟的重要性。     

锦屏隧道施工通风研究

采用国际通用流体力学计算软件FLUENT,对无风门大功率射流巷道式通风方式进行了模拟仿真,并对锦屏交通辅助洞风机的布置设计进行了优化。通过计算比较隧道出口处的CO浓度、隧道内平均CO浓度及隧道内最高CO浓度三个浓度指标得出了横通道处射流风机布置的最佳方式。     

乐滩水电站厂房通风空调设计

乐滩水电站全厂采用机械送、排风的通风方式,气流组织为直流式;副厂房的一些重要场所设置集中空调系统.该设计方案较好地满足了设备运行对环境温度的要求、人员的卫生要求和安全要求.总体设计方案简捷、有效,节省工程造价和运行费用,具有较好的经济性.     

基于混合 LES /ＲANS 方法的引水隧洞施工通风数值模拟

为了获取准确的水电工程引水隧洞施工通风瞬态流场信息并且提高计算效率,基于 Ｒealizablek － ε 两方程湍流模型建立引水隧洞施工通风三维非稳态混合 LES /ＲANS 模型,并结合某引水隧洞施工通风过程进行数值模拟,借助现场实测风速数据对数值模拟结果进行验证,同时将混合LES /ＲANS 模型的模拟结果与 ＲANS 模型和 LES 模型的模拟结果进行对比。结果表明: 混合 LES /ＲANS 数值模拟结果与现场实测数据较为吻合,其平均相对误差仅为 4. 9% 。混合 LES /ＲANS 方法仅需 1 163 996 个计算网格即可获得准确的瞬态风流场扩散规律,而 LES 方法所需网格数量近似为前者的2 倍。混合 LES /ＲANS 方法可以为水电工程引水隧洞的施工通风数值模拟研究提供重要的理论与技术支撑。     

引汉济渭椒溪河隧洞施工通风数值模拟研究

引汉济渭工程是陕西省为缓解关中渭河沿线城市和工业缺水问题,而提出的由汉江调水到渭河流域的大型水利工程。椒溪河段工程为穿河段,地形地质相对复杂,隧洞施工期的通风问题也相对比较严重。采用CFD(Computational Fluid Dynamics)数值模拟方法对带有支洞隧洞的通风过程进行模拟,研究几种典型工况下隧洞内的流场和浓度场在施工期时随时间的变化规律,分析掌子面以及支洞内涡流对气流及有害气体分布的影响。在气流排散通道不顺畅时,掌子面附近的涡流区域内涡流的大小和位置呈现周期性的变化,并随通风时间的增加影响范围逐渐降低。隧道爆破产生的有害气体和烟尘会随着气流的流动发生移动和扩散过程,并逐渐排向洞外。通过对隧洞主洞与支洞内气流和有害气体排散过程的研究,得出隧洞爆破后在通风作用下隧洞的掌子面附近和支洞与主洞的交叉位置处形成涡流区,涡流的产生和变化不断的消耗通风的机械能,降低通风效率,对有害气体的排散造成一定的阻滞作用,隧洞内有害气体的排散过程包括移动和扩散两方面,移动过程将CO排向洞外,扩散过程不断的降低洞内CO峰值,总结出了不同工况下隧洞内达到安全浓度的时间,对隧洞施工进度给出一定的参考意见。     

长隧道独头掘进压入式施工通风数值模拟

在长隧道施工中,通风问题往往成为影响其爆破周期的重要因素。基于计算流体力学理论,对压入式通风气流运动采用三维紊态RNGk-ε湍流模型进行三维数值模拟。通过对某公路隧道模型的计算分析,得到了施工期隧道内流场和浓度场随时间在洞内的分布变化规律。研究表明,爆破后的有害气团在隧道内的运动可总结为＂移动＂和＂扩散＂的过程,移动的结果使有害气团从爆破掌子面向洞口排出,扩散的结果使有害气团在移动的过程中逐渐扩大范围并稀释。另外,根据CO的进入浓度和允许浓度对工作人员的进洞时间进行了研究。     

PREDICTION OF TURBULENT FLOW CHARACTERISTICS IN THE CURVED DUCT WITH A BAFFLE

The changes of the developing turbulent flow characteristics in curved duct after adding a baffle are studied numerically at the body-fitted coordinates.a k-εmodel is used to represent the turbulence.a curved duct of rectangular cross-section is computed firstly, it has been observed that the predictions using the procedure agree very satisfactory with the experimental data.Then,two kinds of square ducts are studied,one is normal curved duct,the other is a duct with a baffle.The computational results are presented and compared to each other,in order to display the changes of the flow after adding a baffle in curved ducts.The secondary flow in a duct with a baffle is characterized by four-vortices structure with the outer two bigger than the inner two.Besides,compared with the duct without a baffle,the intensity of the secondary flows is reduced,which results in the flow field of the cross-section much more equable and has much more significant meaning in the engineering.     

机械通风冷却塔风筒内流场数值模拟研究

在机械通风冷却塔风机出口设置风筒可以降低出口动压,降低风机能耗。本文利用流体计算软件FLUENT进行数值模拟,研究了风筒内空气流动,发现风筒内空气呈旋转紊流射流流动;不同风筒高度与扩散角研究结果表明,随着风筒扩散角增大,风机风量和风筒动能回收率都呈现先增大后减小的变化规律;风筒高1/2D时,最佳扩散角为18°;风筒高1/3D时,最佳扩散角可以增大到20°;扩展了规范规定的最大扩散角不大于15°的限制。研究结果可供风机风筒设计改造时参考。     

小断面长距离水工隧洞施工通风的设计与布置

针对小断面长距离的马桑林隧洞的通风排烟问题,通过理论计算,并在施工前期安排重要条件与之类似的石岗山支洞作为生产性试验洞段,最终得出切合实际的设计方案用于施工,效果良好。     

导流洞采用“龙翘尾式”改建为泄洪洞技术的探讨

介绍一种导流洞采用＂龙翘尾式＂改建为泄洪洞的技术,即在导流洞尾部设竖井段、水平转弯段和下游消能段。该技术要求导流洞按照运行工况一次建成有压圆形,这样洞内高速水流带来的气蚀问题基本不存在。经过竖井段后,上游水位与出口底板水头差降低,水力学、闸门受力等结构问题的处理难度均相应降低。下游消能工即使存在气蚀,由于在洞外检修条件好,问题也容易解决。