竖井型市政公路隧道自然通风技术研究进展

文章根据国内外大量文献资料对竖井型公路隧道自然通风技术的理论、实验及数值模拟等方面的研究现状进行了深入分析.基于已取得的竖井型公路隧道自然通风技术研究成果,指出应改善目前国内竖井型隧道自然通风的研究方法,开展对在外界微环境影响下的竖井型隧道自然通风的研究,同时应分析在热压与风压耦合下的竖井型公路隧道气流运动规律,并建立评估体系,以完善竖井型市政公路隧道自然通风领域.     

顶部多开口隧道热压通风模拟研究

顶部多开口隧道能避免汽车尾气在隧道峒口集中排放,且利用自然通风降低隧道运行成本。而实际运用中自然通风作用能否达到隧道的需风量要求是不可知的。本文通过对称的隧道模型采用数值模拟的方法研究顶部多开口隧道阻滞工况自然通风规律。通过研究得到:可以用简化的尾气混合温度模型研究隧道热压通风;奇数对称顶部开口隧道有利于热压通风;对称分布的顶部开口数量超过3个时,隧道顶部开口通风量呈"中间小,两边大"的分布。     

竖井型自然通风公路隧道气流与污染物分布的影响因素研究

本文针对城市竖井型自然通风公路隧道,采用理论与实验相结合的手段,研究建立了全长隧道气流与污染物分布的数学模型.运用该模型,分类研究了不同竖井间距、竖井截面尺寸、交通量、车速和主体长度工况下,隧道内气流与污染物的分布状况.得出了在浅埋竖井型市政公路隧道的修建与运营过程中,降低主体长度与提高车速可有效改善污染物浓度的分布状况.     

双热源热压自然通风流场数值模拟研究

本文首先对具有双热源的民用建筑采用CFD技术,在室内余热量不变的条件下,改变双热源间距对热压自然通风流场进行了数值模拟。而后分析了单、双热源所形成的速度场与温度场之间的差别,以及双热源间距对室内流场、温度场及各特征参数的影响,为民用建筑自然通风系统的设计提供了参考。     

竖井型公路隧道自然通风潜力评价

引入"污染系数"和"标准数"概念来评价城市竖井型公路隧道的自然通风潜力,分别给出正常行车工况下隧道的污染系数和阻滞工况下标准数计算方法。对南京某下穿隧道进行实例计算分析,采用三种CO浓度标准限值(10ppm、30ppm和50ppm),得出正常行车工况下四种典型车速(20km/h、40km/h、60km/h和80km/h)各段隧道污染系数以及阻滞工况下(车速≤10km/h)隧道标准数。研究表明:正常行车工况下,车速越快,污染系数越小,自然通风潜力越大;而阻滞工况下,车辆积压,散出热量大,促使CO气体从竖井排出,标准数基本满足要求。     

武汉东湖隧道通风方案研究北大核心

武汉东湖隧道长度6 522m,为目前全国最长的城市湖底隧道。由于隧道位于国家5A级风景区,对空气质量、景观要求极高,通风系统设计为工程难点。结合隧道线路走向、洞口周边环境条件,对三段竖井送排式通风、自然通风+全射流纵向通风、自然通风+竖井分段纵向通风3种典型的通风方案进行了研究和比选。采用SES模拟软件对自然通风口和隧道内通风量进行了模拟计算,从隧道污染物排放、初投资、运行费、环保和景观等多方面进行了经济技术比选,推荐采用自然通风+竖井分段纵向通风的通风方案。     

武汉东湖隧道通风方案研究

武汉东湖隧道长度6 522m,为目前全国最长的城市湖底隧道。由于隧道位于国家5A级风景区,对空气质量、景观要求极高,通风系统设计为工程难点。结合隧道线路走向、洞口周边环境条件,对三段竖井送排式通风、自然通风+全射流纵向通风、自然通风+竖井分段纵向通风3种典型的通风方案进行了研究和比选。采用SES模拟软件对自然通风口和隧道内通风量进行了模拟计算,从隧道污染物排放、初投资、运行费、环保和景观等多方面进行了经济技术比选,推荐采用自然通风+竖井分段纵向通风的通风方案。     

深隧调蓄系统中入流竖井内部流场的数值模拟

入流竖井是城市深隧调蓄系统与浅层排水系统衔接的关键部件,竖井内部流场直接影响竖井的消能、控声、排气功能,进而影响深隧系统的正常运转。为此,利用FLUENT软件中的RNG k-ε湍流模型,对跌落式入流竖井内部流场进行了数值模拟,计算了不同竖井体型和不同入口流速工况下竖井内部压力场、速度场的变化规律以及竖井的消能率。结果表明,入口流速的变化对下方渐缩管和消能管下侧的压力影响较大,低流速工况对消能管的压力较大、高流速工况对渐缩管的压力较大,入口流速的增加会导致消能管消能效果的下降;另外,适当增加消能管长度可有效提高消能效果和出水稳定性。     

利用竖井自然通风辅助机械通风的关键参数研究

为了解决长大隧道中如何有效利用竖井自然通风辅助机械通风,提高通风效果、节约能耗,以锦州地下储油洞库群和官田隧道的施工通风为依托,采用理论分析、数值模拟及现场测试对竖井自然通风效应的影响参数进行了研究。研究结果表明,在特定的气温条件下,竖井进行自然通风会对机械通风有辅助的效果;竖井的直径变化对通风的作用影响是比较有限,当竖井的深度在250 m以前时,竖井通风效应随竖井深度的增大而增强。当竖井深度达到250 m后,继续增加深度,其通风效应无显著变化。温差越大,竖井自然通风效果相对越好,冬季利用竖井出风的通风效果要好于夏季利用竖井进风的通风方式;该竖井进风方案的要点在于如何将新鲜的风引入到主洞室,在距竖井的中线5 m处布置风机比较科学合理。     

地铁区间隧道火灾自然排烟模式的研究与应用

成都地铁一号线南部浅埋区间隧道在国内首次采用自然通风模式,本文对其在火灾工况下自然排烟模式的数值模拟分析作了详细介绍,为自然排烟方式在地铁区间隧道的应用,以及通风竖井的布置和区间隧道结构形式的选择提供了科学的依据。     

二郎山隧道运营通风数值模拟研究

二郎山隧道是我国首次采用平导送风型半横向式通风系统的高海拔特长公路隧道，具有气候多变、双向交通和洞内汽流复杂等特点。基于通风网络理论建立不同条件下一元流数学模型，模拟交通量变化、行车速度变化、自然风压变化和风机开启台数变化隧道通风系统内风场分布特征，分析阻塞交通流增加及风机开启数量增加时通风系统应付车流阻塞的最大能力。     

厦蓉高速公路改扩建工程交通组织方案研究

合理的交通组织方案能够有效缓解高速公路因改扩建施工造成的交通影响,山区高速公路因受地形地势的制约,改扩建交通组织方案较平原区设计困难,研究山区高速公路改扩建交通组织方案对缓解改扩建施工造成的交通压力尤为重要。以厦蓉高速公路漳龙段改扩建工程为例,根据山区高速公路改扩建工程特点,系统分析了施工期间交通组织总体方案,探讨了转换段、长下坡路段及原位拓宽隧道的交通组织方案设计经验,保障道路通行能力和行车安全。     

单洞双向公路隧道火灾人员疏散救援研究

为了研究单洞双向公路隧道在发生火灾时隧道内部人员的逃生问题,首先结合PHOENICS计算软件建立了某特长单洞双向隧道的计算模型,其次参考实际情况选取了5 MW、20 MW及30 MW下的共计27种火灾计算工况,通过计算得出了火灾的烟雾场、温度场、CO、能见度以及控制风速的情况。进一步结合以上研究成果,并借助于Pathfinder人员疏散软件,以Crane修正模型及FED死亡模型为基础,同时以“高温CO”叠加伤害为原则,进一步从上述27种工况中选取10种典型计算工况对人员的疏散逃生情况进行了分析研究。研究得出:对于火灾规模为20 MW时,在交通堵塞的情况下人员能够在613.5 s内安全疏散,且无人员死亡;当火灾规模为30 MW时,在交通堵塞的情况下,主隧道纵向通风风速为1.0 m/s和2.0 m/s时,人员不能安全疏散,主隧道纵向通风风速为3 m/s时,人员能安全疏散,但疏散速度最慢的人员安全性难以保证,故建议30 MW火灾下主隧道的纵向通风风速应大于3 m/s。     

寒冷地区隧道防冻隔温层设计计算方法及应用

本文根据隧道衬砌表面、衬砌内部、围岩内部的温度及隧道洞内外气温和风速的实测结果 ,获取了隧道温度场的分布情况以及隧道内发生冰冻段的长度和冻结深度的第一手资料。在此基础上 ,提出了增设套拱、设置防冻隔温层的防冻害结构和防冻隔温层厚度的计算方法。该防冻结构和计算方法应用于某隧道防治冻害工程取得了成功。实测结果表明防冻隔温层防治冻害的效果非常显著。     

Possibility of using roof openings for natural ventilation in a shallow urban road tunnel

Naturally ventilated urban vehicular tunnels with multiple roof openings have increased in China. Unnecessary gas (polluted air or fire smoke) are expected to be exhausted out through openings. Whether its safety standards can be satisfied or not still needs to be verified. In this paper, a safe CO concentration was firstly discussed, and a heat risk level of very high to extreme up to 46 °C was given. Secondly, a real 1410 m tunnel was proposed, and a 1/10 scale model tunnel was reproduced. Ambient winds of 0.95 m/s in prototype and 0.3 m/s in model were considered. Under normal traffic test, a track circuit was constructed with model vehicles moving on it to form traffic wind, and once the air velocity was larger than 0.31 m/s, the airflows were found to be not relevant to the Reynolds number. The traffic winds were weakened by openings. For three of all tested traffic, the actual air velocities were larger than the required ones, so its air qualities were satisfied. In firing test, two sets of burning experiments were conducted with which the heat release rates (HRR) were 8.35 kW and 13.7 kW. Large amounts of smoke were exhausted out of openings, and the high-temperature was not significant. Full-scale numerical simulations were carried out to verify the experimental results respectively using Fluent 6.0 for normal traffic and FDS 4.07 for firing. The simulations were compared well with the experiments. Further FDS simulations show that the openings’ mass flow rates are influenced little by ambient temperature; with the increasing length of the buried section, much smoke accumulate inside leading to a high temperature; having 4–5 openings in one shaft group is oversize in the actual engineering design.     

公路隧道交通拥堵疏散决策技术研究

针对公路隧道发生事故后交通拥堵疏散问题,结合隧道事故等级、事故处理时间、车辆行驶速度,引入交通流、交通波模型,依托重庆某特长公路隧道实际交通量数据,建立公路隧道交通拥堵疏散决策模型,分析公路隧道交通拥堵状态下的疏散控制,通过实例计算和模型仿真,验证了模型的准确性和适用性。结果表明:公路隧道交通拥堵疏散决策模型可非常准确地预判隧道发生各级事故后交通拥堵时间、排队长度等交通特征,依托模型预测结果,可快速制定高效交通诱导方案,实现交通管控和疏散,让公路隧道及所属路段快速恢复高效运行,为公路隧道的安全、高效运营管理提供决策支持。     

城市道路隧道空气温度计算方法

城市道路隧道空气温度与隧道长度、交通量、通风方式、风速、隧道与地层换热条件等因素相关。在对隧道周边地层的温度场进行分析的基础上,建立了道路隧道内空气换热模型,并对地层与空气间的换热量、汽车散热量、隧道内灯具散热量计算方法进行了分析,推导出了隧道内空气温度的解析解。按照本文推导出的隧道内空气温度计算方法,对武汉长江隧道内空气温度进行了计算,经与实测温度对比,计算结果与实测温度基本吻合。     

Numerical study of the optimization of the pitch angle of an alternative jet fan in a longitudinal tunnel ventilation system

This paper presents the results of a numerical investigation carried out on an alternative jet fan, noted in literature like Banana Jet Fan, equipped with inlet/outlet silencers inclined at a fixed pitch angle (α) inclined toward the tunnel floor.The aim of this paper is to optimize the pitch angle comparing the different ventilation performances, in terms of reduction of pressure losses and of energy saving, without vehicles and with traffic jam.The average velocity profile variation of the tunnel air jet around the outlet jet fan zone was evaluated with the numerical CFD analysis. This analysis showed that there exists an optimal pitch angle which minimizes the pressure losses, due to the flow attachment by varying the operative conditions (free tunnel and traffic jam).     

根据随机交通状况修正横截面尺寸的大跨桥梁的风致性能

现有的交通状况对细长大跨桥梁(SLB)面板主要影响有两类:1)桥梁横截面尺寸发生改变,这可能会反过来改变颤振导数及作用在桥梁上的风致气动弹性荷载;2)作用于桥梁上的附加动力荷载,包括来自于车辆的动力相互作用。与外部动力荷载——车辆相比,通过改变桥梁横截面尺寸来研究其影响是很少见的。在桥面板上分布车辆模型,在风洞实验室模拟随机交通流对按比例制作的桥梁截面模型进行试验。在风洞试验中通过改变桥梁的横截面尺寸来获得不同的颤振导数,目前的研究是从数值上评估其对大跨桥梁的风致性能,如气动弹性性能、风致响应和潜在疲劳累积性能的影响。