基于CFX流场模拟的综合管廊通风方式分析

为探索更为合理的管廊通风方式,本文在常规的两种管廊通风方式(管舱两侧机械排风中间自然进风。一侧机械进风一侧机械排风)之外,提出了一种新的管廊通风方式:管舱一侧自然进风一侧机械排风。本文结合武汉光谷中心城综合管廊工程实例,利用CFX软件,对三种通风方式下的管廊舱室进行流场模拟和对比分析。结果认为,第三种通风方式在相同通风性能的前提下,初投资较低,对地面景观影响较小。     

通风方式和风速对综合管廊温湿度场的影响

通过数值模拟方法,对青岛某综合管廊200 m长热力舱在3种通风方式(自然进风+机械排风、机械进风+自然排风、机械进风+机械排风)下和不同进风速度(3.0、3.5、4.0、4.5、5.0 m/s)下,冬季温度及夏季相对湿度分布特性进行对比分析。结果表明:机械进风+自然排风方式下,进口速度为3.0 m/s时,沿综合管廊长度方向温度明显升高。机械进风+机械排风方式下综合管廊内温度最低,机械进风+自然排风稍高,两者温度最大相差1.8 K。机械进风+机械排风方式下,随着进风速度的增大,同一截面上的平均温度降低。进风速度的增大也使综合管廊内壁的表面传热系数增加,综合管廊内的温度降低。机械进风+自然排风方式下,进风速度4.0 m/s时,综合管廊入口段相对湿度较低,中间段及出口段的相对湿度处于较高状态,同一截面竖直方向出现相对湿度分层,下部的相对湿度高于上部。3种通风方式下,进风速度4 m/s时,综合管廊沿长度方向相对湿度均呈现上升趋势,但在后半段趋于平缓。改变通风方式对除湿效果的影响不大。机械进风+机械排风方式下,不同进风速度下在130 m后综合管廊的相对湿度趋于一致。相同通风方式下,随着进风速度的增加,温度分布越均匀,而相对湿度的均匀性则越差。在进风速度相同时,不同通风方式下温湿度均匀性由优到劣依次是机械进风+机械排风、自然进风+机械排风、机械进风+自然排风。3种通风方式下,温度不均匀系数最大相差为15.6%,相对湿度不均匀系数最大相差为13.9%。     

综合管廊燃气舱燃气泄漏模型实验研究

通过搭建管廊燃气泄漏实验台进行实验和数值模拟验证,对燃气在综合管廊内的泄漏扩散规律和燃气在管廊夹层中的积聚问题进行了分析研究。分析得出:用氖气代替燃气在空气中进行管廊燃气泄漏实验是可行的;泄漏的燃气在综合管廊内以波峰、波谷的方式向泄漏口两侧对称扩散;综合管廊在通风情况下,泄漏口至排风井处的燃气浓度先维持不变,之后随着时间的推移逐步降低;综合管廊通风时,管廊夹层不会出现燃气积聚的现象。     

综合管廊地面不锈钢送排风口施工技术

地下综合管廊由标准段与节点组成。管廊节点作为管廊整体的一个重要组成部分,在管廊系统中扮演管线的"十字路口"角色,其中节点主要分为上出线节点和下出线节点。六盘水地下综合管廊主要采用下出线节点的结构形式。送排风风口均安装在节点-1层底板上,电力舱与热力舱均采用机械排风、自然进风的形式进行平时通风或者事故通风,燃气舱采用机械送风、机械排风的形式进行通风,在送风节点还有疏散通道与送风风口合用的多用途风口,针对管廊的地面送排风风口进行设计与分析。     

综合管廊燃气舱燃气报警器安装间距的研究

为了保障综合管廊燃气舱安全运行,用Fluent数值模拟分析换气次数、安装间距和泄漏口孔径与形状对报警器响应时间的影响,并开展实体实验验证。结果表明:燃气舱维持6次/h正常通风是必要的;当管廊内燃气泄漏量较大时,事故通风应采取"先低速,后高速"的通风方式;燃气报警器安装间距为15 m是合理的;对于圆孔泄漏口,泄漏初始到报警器报警的时间随着孔径的增大而变短;条缝泄漏口比圆孔泄漏口报警时间更短。     

事故通风状态管廊燃气管道泄漏扩散模拟研究

以海口市天翔路综合管廊燃气独立舱为研究对象,采用ANSYS ICEM CFD 15. 0软件在燃气管道上方建立二维物理模型,模型尺寸为200 m×2 m,泄漏孔为直径为5 mm的圆形小孔。燃气在独立舱室内的泄漏扩散满足三大守恒方程(质量守恒、动量守恒、能量守恒)、无化学反应的组分输运方程以及混合气体密度方程,采用Fluent 15. 0软件对燃气管道在事故通风状态下的泄漏扩散浓度分布规律及通风稀释效率的影响因素进行模拟研究。每种工况模拟开始时,将送风口风速设定为1. 87 m/s,即通风换气次数为6次/h,当位于下风向、距离泄漏孔15 m处的监测点报警后,暂停计算,重新设置边界条件,将送风口边界条件由正常通风换气次数调整为不同的事故通风换气次数,即改变送风口的风速,进行模拟研究。研究结果表明:当泄漏孔径不超过5 mm,管道压力不超过0. 4 MPa时,12次/h的最小事故通风可以满足综合管廊内燃气舱室的安全运行。当泄漏孔径为5 mm、管道压力为0. 8 MPa时,24次/h的换气次数基本满足燃气舱的通风换气需求。管道压力越大,泄漏量越大,燃气舱解除危险所需的通风换气量也越大,因此建议以管道压力及舱室燃气浓度为耦合函数,采用变频风机,实现事故状态下联动通风控制。燃气管道发生泄漏时,增加通风换气次数可以明显地稀释舱室内的燃气至报警浓度以下,但是通风口至防火墙之间的角落里容易积聚泄漏的天然气,因此,建议在燃气舱每个防火分区的排风口和舱室右侧防火墙之间的死角区域增加诱导风机。     

地下综合管廊燃气泄漏数值模拟研究

基于规范对管廊独立舱的要求,利用Fluent软件分析综合管廊内燃气泄漏扩散,研究泄漏孔径、通风条件及泄漏速度对燃气扩散的影响。结果表明:燃气在泄漏时会出现浓度分层分布现象;无通风时,舱内燃气呈对称分布,大部分区间内燃气扩散距离与时间呈正相关关系;有通风时,受空气中涡流移动的影响,扩散明显偏移,舱室左侧顶部空间燃气质量分数几乎为0,而右侧则趋于定值,且其甲烷质量分数与泄漏时间满足Boltzmann函数关系;燃气泄漏距离和浓度随泄漏孔径、泄漏速度的增大而增大。     

综合管廊燃气舱内天然气泄漏扩散数值模拟

分析燃气管道圆形孔口泄漏量,建立了一段长200 m、宽2 m、高3 m的燃气舱模型,机械进风口、排风口分别设置在燃气舱的两端,用Fluent软件进行数值模拟,分析泄漏孔距排风口水平距离分别为0. 1 m、50 m、100 m、150 m、199. 9 m时,燃气舱内燃气泄漏扩散的规律。泄漏孔距离排风口越远,燃气泄漏后的扩散范围越大,危险度也越高,泄漏扩散区城大部分处于爆炸危险状态。提出降低燃气舱危险度的建议。     

国内综合管廊燃气舱安全研究综述

从泄漏扩散、火灾消防、爆炸、监控、报警与通风等方面,综述综合管廊燃气舱安全的研究成果。根据燃气舱泄漏扩散研究,指出燃气舱中天然气管道泄漏研究不仅要考虑管道泄漏口的方位、大小、运行压力及可燃气体探测器报警时间等因素,还应考虑事故工况下通风变化和管道内压力变化;在大量泄漏时,仅依靠通风不能完全保证舱室安全,需要截断和放散措施相结合。根据受限空间气体爆炸现有研究成果,指出燃气舱爆炸事故的模拟研究中应考虑障碍物影响和舱室狭长结构的特点,否则模拟结果存在较大偏差;爆炸冲击波强度较高,必须采取措施防止或抑制爆炸。建议适当提高管道截断时对应的舱内甲烷体积分数设定值,在燃气少量泄漏但无爆炸风险时,管道可继续输气。     

综合管廊通风系统设计分析

结合现行综合管廊及相关设计规范,对综合管廊防火分区和通风单元划分,通风型式进行分析探讨,得到综合管廊常见舱室的通风单元长度,通风型式采用自然进风和机械排风相结合的方式。同时对管廊运行策略进行探讨,需要考虑夏季梅雨季节管廊结露情况,并提出解决措施,保证管廊长期有利运行。     

地下管廊综合舱热压自然通风效果分析

针对地下管廊综合舱热压自然通风设计,基于巫山管廊综合舱建立了数值模型,模拟分析了进排风口高差和舱内电缆散热量对管廊内不同位置剖面速度和温度分布的影响.对进排风口高差、舱内热源强度、管线布置及排风口尺寸进行了优化探究.结果表明,合理的自然通风设计可以有效排除综合舱内的热量,满足正常通风要求.     

综合管廊燃气舱燃气管道泄漏扩散规律研究

利用Fluent对管廊的三维模型进行模拟并搭建实验台,用N2和CO_2分别代替燃气和空气,实验验证Fluent的模拟结果。重点研究燃气的泄漏扩散规律及泄漏口压力、孔径、朝向等因素对扩散的影响。结果表明:未通风时燃气以波峰波谷的形式对称扩散,且有浓度分层;泄漏口压力对燃气浓度的影响较大;泄漏口孔径对燃气扩散半径和浓度影响较大;泄漏口朝向对燃气浓度的影响较大,泄漏口位于防火分区中心比位于两端更危险;通风后燃气不再以波峰波谷和对称的规律扩散,通风次数越多,燃气越易在泄漏口下游积聚。建议通风时先低速再高速。     

综合管廊水气共舱情况下的燃气泄漏研究

将燃气管道敷设在综合管廊中可以有效避免第三方破坏和管道腐蚀穿孔导致的燃气泄漏事故,但燃气管道需要建造独立舱室,其经济性受到很大影响。根据早期的工程案例,提出了水气舱概念,将给水再生水管道与燃气管道共舱敷设。使用基于CFD原理的数值仿真软件Fluent,对管廊内燃气发生泄漏情况下的扩散规律进行了研究,得到了水气舱通风中断时甲烷气体的积聚规律,可为实际工程中事故抢修提供参考,并对目前单一燃气管道舱应急响应措施的标准进行了验证,该应急措施可以应用并能够保障水气舱的安全,研究结果有助于有关方面工程设计方案扩展和相关规范的完善。     

电厂通风方式选择的可行性分析

电厂厂房选择合理的通风方式至关重要,在机械通风的基础上适当的引入自然风,能够起到节能、降低投资成本的作用。通过CFD模拟验证了自然进风、自然排风以及自然排风与机械排风相结合的方式的合理性,同时数值模拟手段也可为通风设计优化提供有力指导。     

综合管廊通风系统设计实例及问题探讨

以贵州省安顺市一开发区新建综合管廊正常通风及事故通风系统设计为例,从工程概况、通风设计、系统运行设计3个方面详细地介绍典型的综合管廊通风及事故通风系统的设计过程。针对设计中存在争议的2个问题——燃气舱排风设备的设置、消防系统的设置进行讨论,提出1套可行的设计方案。     

综合管廊电缆舱室通风形式数值模拟研究

通过数值模拟的方法,对青岛某综合管廊电缆舱室通风系统进行研究。采用传统的机械排风加自然补风通风系统,舱室平均温度为31.8℃,但排风口平均温度达到43.6℃,高于设计标准的限值40℃。采用诱导通风系统,舱室内平均温度为31.5℃,排风口平均温度降至37.3℃,保障了舱室顶部设备的正常运行。对两种通风方式下电缆舱内温度场均匀性进行分析,研究发现:舱室内温度场方差分别为6.645和4.667,诱导通风系统空气温度分布均匀性优于机械排风加自然补风通风系统。此外,对两种通风方式下电缆舱内速度场进行分析对比,结果表明:沿舱室高度方向,诱导通风系统的平均风速大于机械排风加自然补风通风系统,空气流动死角较少,更有利于舱室内的气流组织。     

综合管廊舱燃气泄漏集聚模型实验与数值模拟研究

为研究综合管廊内燃气泄漏时燃气在防火门附近和管廊夹层的集聚,用氖气代替燃气在模型实验台进行实验研究,并用数值模拟验证氖气代替燃气的可行性,提出在管廊防火墙最高处增设防火风口和在管廊夹层敷设诱导风机的建议,并模拟该方法下燃气集聚的改善效果。结果表明：泄漏口位于防火门上游侧时,靠近防火门上游和下游上部均出现燃气集聚现象;泄漏口直径的增大加剧燃气的集聚;燃气管道压力越大,燃气泄漏浓度和扩散波动程度越高;在管廊夹层死角处也会形成燃气集聚;防火门上方加设防火风口和管廊夹层内敷设诱导风机能有效改善防火门附近和夹层的燃气集聚情况。     

综合管廊燃气舱气体灭火模拟分析

为了有效降低综合管廊燃气舱发生火灾时造成的危害,文章对城市地下综合管廊燃气舱内天然气的燃烧进行理论建模,分析了燃气舱发生火灾后火焰的传播形式和二氧化碳浓度对火势的影响.首先通过对综合管廊建立模型并应用FLUENT软件对其进行天然气火灾实验模拟,然后将不同浓度的CO2通入着火的燃气舱.结果表明:火灾发生时,整个燃气舱温度...     

综合管廊通风除湿有效时长研究

为了解综合管廊通风除湿有效时长的变化规律,利用数值模拟以通风换气效率、通风除湿效率作为技术性评价指标进行比选,以最优通风形式评价6个不同影响因子作用下的综合舱通风除湿效果,判断其与通风除湿有效时长之间的相关性,基于多元回归分析搭建通风除湿有效时长预测模型.结果表明:"一端进风一端排风"通风形式的除湿表现最优;通风分区长...     

燃气爆炸荷载作用下综合管廊破坏历程研究

采用ANSYS/LS-DYNA软件,结合MAT_72R3和HJC两种混凝土本构模型,建立地下综合管廊(有3个舱,电力舱靠左侧,综合舱居中,燃气舱靠右侧)三维模型,对燃气爆炸荷载作用下管廊损伤破坏历程和周围土体动力响应进行了数值模拟。研究结果表明:地下综合管廊结构的损伤破坏历程是由燃气舱局部损伤破坏逐渐扩展至综合舱和电力舱,燃气舱主要向四周扩张;管廊各测点在爆炸荷载作用下产生的最大水平位移均大于最大竖向位移;在爆炸荷载作用下,管廊燃气舱顶板的振动现象明显且速度呈现周期性衰减变化;由于燃气舱直接承受爆炸荷载作用,最大速度发生在燃气舱右侧壁测点。建议工程实践中在燃气舱和其他舱室之间设置一定的缝隙,以阻碍爆炸应力波向其他舱室扩展,从而避免其他舱室进一步发生破坏。在实际设计管廊时,应增强管廊的抗滑移能力。