交通风与自然风对公路隧道通风影响数值模拟

基于FLUENT软件对自然风与交通风在公路隧道内运动特性进行数值模拟,考虑车辆行驶速度,交通量、自然风风速与风向对隧道通风影响.计算结果表明,交通风风速随着车辆行驶速度和交通量的增加而增大,两者之间存在一定的函数关系.自然风风向与行车方向相同时,隧道内风速随自然风风速增大而增大,两者相反时自然风明显抑制隧道通风.     

地铁火灾工况排烟模拟与实验研究

本文以南京地铁一号线南延线通风系统为研究对象,采用清华大学开发的地铁热环境模拟分析软件STESS进行通风模拟,结合实际的数据测量,对安全门地铁火灾工况下排烟模拟进行了研究。结果认为,在带有安全门的站台发生火灾的时候,通过开启4台TVF风机,可以保证连接口处的速度到大于1.5m/s,满足人员逃生的风速要求;在区间隧道发生火灾时,通过隧道两边站台各开启4台TVF风机进行送风排烟,可以保证隧道断面风速大于2m/s,满足人员逃生的风速要求。     

地铁区间隧道火灾通风模式的数值分析

介绍了地铁区间隧道火灾常见的几种通风排烟模式,对其中一种最复杂的模式进行了数值分析。模拟分析得出,对于地铁实际工程中的单线盾构圆形隧道,在10 MW火灾强度下,着火区间隧道内2.6~2.9 m/s左右的纵向风速可以有效阻止烟气发生逆流;在着火区间隧道2.9 m/s的纵向风速下,未着火区间隧道两端对送送风速度为1~1.5 m/s时,联络通道内有风速为6 m/s左右的气流流向着火区间隧道,可有效抑制烟气通过联络通道向未着火区间隧道蔓延,保证人员的安全疏散。     

隧道中不同类型车辆所引起的污染物扩散问题研究

车队在隧道中行驶所引起的瞬态活塞效应对污染物扩散和隧道通风有显著的影响。论文采用计算流体力学(CFD)和动网格技术分析了隧道内污染物的分布特征。通过与隧道模型实验数据的对比,验证了数值模型的有效性。在此基础上,分析了道路上常见的3种车辆(客车、SUV和轿车)在不同行驶条件下引起的污染物扩散特性。结果表明,隧道内污染物分布随车辆的尺寸、形状和速度变化。正常行驶条件下,当车速为10m/s时,客车车队周围的污染物体积分数达到最高,为81.2 mL/m3,约是SUV的1.3倍,轿车的3.2倍。     

纵向通风下隧道内重石脑油燃烧温度分布与火焰倾角研究

搭建了1:10的缩尺寸隧道模型,考虑不同火源功率和纵向风速开展了纵向通风下隧道内重石脑油燃烧的试验研究,测量了隧道内顶棚下方纵向温度分布,并量化了火焰的倾斜角度。结果表明：随着纵向通风风速的增加,隧道内温度整体呈降低趋势,顶棚下方最高温度逐渐减小,进而提出了纵向通风下隧道内重石脑油燃烧时顶棚下方最高温度的估算模型。火焰倾斜角度随纵向风速的增加而呈增加趋势。当纵向风速较低（小于1 m/s）时,随着纵向风速的增加火焰倾斜角度明显增大;当纵向风速较大（大于1 m/s）时,纵向风速对火焰倾斜角度的影响不明显。     

纵向通风与竖井自然排烟下隧道火灾烟气特性实验研究

中国逐渐发展成为世界上隧道和地下工程最多的国 家,其长隧道数量和长度跻身世界前列。据统计,火灾中85%的 人员死亡是由热烟气造成的,目前隧道中采用较为广泛的排烟系 统有纵向排烟系统、集中排烟系统和横向排烟系统,而针对长隧道 来说,我国广泛采用的是竖井式纵向通风,因此,研究纵向通风与 竖井排烟综合效应下隧道火灾烟气流动特性及温度分布规律具有 重要意义。本文建立了1：10 缩尺寸竖井隧道模型,主隧道长度 16.5 m,宽度1.3 m,高度0.65 m;竖井通过排烟横通道与主隧道 连接,排烟横通道设置在主隧道侧面中部,尺寸为1.2 m 长、0.6 m 宽、0.4 m 高;竖井横截面为半径0.6 m 的1/4 圆,高4.6 m。在 竖井隧道模型中开展了一系列油池火实验,选取2 种方形燃烧池 （20 cm×20 cm、23 cm×23 cm）作为火源,设置2 个纵向火源位置 （位置A：火源中心线与排烟横通道中心线距离0.375 m;位置B： 火源中心线与排烟横通道中心线距离1.375 m）,7 种纵向通风风 速（0,0.18,0.27,0.35,0.44,0.52,0.69 m/s）,定量分析不同工 况下温度分布及烟气逆流长度。研究结果表明：当无纵向通风时, 火焰与隧道地板垂直,且呈轴对称形态;当有纵向通风时,火焰向 下游偏移,且纵向通风风速越大,火焰向下游偏移越明显;当纵向 通风风速为0 m/s 时,由于竖井的存在,火源上、下游两侧烟气温 度分布并非对称,火源下游（竖井侧）烟气温度下降速度较快,与单 洞隧道烟气温度分布明显不同;随纵向通风风速增加,烟气逆流长 度和烟气温度减小,而最大温度偏移距离整体呈增加趋势;当无量 纲纵向通风风速v′＜0.19 时,主隧道最大温升△Tmax 与Q2/3/ Hef 5/3 呈正比,而当无量纲纵向通风风速v′＞0.19 时,主隧道最大 温升△Tmax 与Q? /(vb1/3Hef 5/3)呈正比,但常数系数均小于Li 等预 测模型中的常数系数;竖井隧道内无量纲纵向烟气温度分布符合 Fan 和Ji 等建立的纵向温度衰减模型,衰减系数k′在1.36~1.63 范围内变化,但其值明显大于单洞隧道纵向温度衰减系数k′;另 外,当火源位于位置A 时,最大烟气温度低于火源位于位置B 时 的最大烟气温度,无量纲纵向烟气温度衰减速度慢于火源位于位 置B 时衰减速度。     

隧道等截面通风系统均匀送风特性研究

针对地下建筑长大隧道均匀通风的工程需求,提出了一种基于通风均流器的等截面通风系统,为获得主风管风速、宽高比与通风系统送风均匀性的关系,采用CFD数值模拟分析方法对通风系统的送风均匀性和阻力性能进行了研究。研究发现,主风管风速为9.7 m/s时,各风口最低风速4.45 m/s,最高风速4.96 m/s,平均风速4.63 m/s,最大偏差7%,各风口风速标准差为0.16,等截面通风系统能实现均匀送风。通风均流器阀片角度恒定时,系统送风均匀性随着主风管风速的增大而小幅降低,各风口风速标准差范围为0.12～0.24;随着主风管宽高比的增加,各风口风速标准差波动范围为0.22～0.34,主风管风速、宽高比对系统送风均匀性影响较小。风速大于6.5 m/s时,通风均流器阻力系数ξ随着阀片角度β的增大而减小,与Re无关;阀片角度β一定时,通风均流器阻力系数ξ随主风管宽高比的增加而减小。     

小半径曲线隧道火灾通风数值模拟研究

以四川雅安至西昌高速公路干海子曲线公路隧道为工程背景,结合小半径曲线隧道特殊的边界条件,建立三维数值模型,开展小半径曲线公路隧道火灾烟气蔓延规律的数值模拟研究。研究小半径曲线隧道内发生火灾时不同通风风速条件下烟流温度、速度和浓度的分布特征及变化规律,给出了曲线隧道火灾事故紧急通风情况下的最小纵向通风风速。模拟结果表明,小半径曲率隧道的火灾烟气蔓延及温度分布与直线隧道存在明显差异,干海子曲线隧道抑制火灾烟气回流的最小纵向通风风速为4m/s。     

公路隧道中临界风速数值模拟研究

利用性能化防火设计的思想,结合工程算例,运用模型实验和数值模拟的方法对公路隧道火灾进行研究。实验验证隧道中存在烟气逆流现象;数值模拟得到不同火源功率下相应的临界风速:火灾功率为5、20、100 MW时,临界风速分别为4.0~4.5、6.0~6.51、0.0~10.5 m/s。研究发现,隧道内的临界风速与燃烧强度有关;当纵向通风速度等于临界风速时,不会发生逆流现象,有利于火源上风区域的人员逃生和消防救援工作的开展。     

基于FLUENT的公路隧道通风优化配置及污染物分布模拟研究

车辆移动产生的交通风影响隧道运营通风系统,开展交通风作用下公路隧道流场分布和壁面压力特性研究,可为隧道运营期通风节能设计提供参考,具有重要意义。文章以204省道溧水段华侨城长隧道工程为背景,首先基于FLUENT建立了射流风机和隧道三维模型,采用有限体积法研究了不同射流风机组合下隧道内通风情况;然后基于组分运输模型,以CO为模拟因子,分析了隧道内汽车尾气污染物排放和扩散规律。结果表明：当开启单、双射流风机且每组射流风机距离较近时,隧道通风效果最优,污染物扩散最有利,采用该种方式开启风机,将极大有利于隧道运营的通风节能。     

自然风对多点进出地下道路通风性能的影响

随着城市建设发展,多点进出城市地下道路已经成为城市地下交通发展规划的新趋势。基于网络通风理论和通风设计标准,建立了一维隧道内压力平衡模型。以武汉市城市地下道路工程为背景,研究了自然风阻力作用对多点进出地下道路通风性能的影响。研究发现,多点进出地下道路按照设计规范推荐的自然风速进行通风设备配置,不完全能提高隧道整体设备配置的安全性。在隧道运营中应结合隧道自然风速和隧道平均车流速度变化,进行通风设备的运行控制。在典型自然风速下,匝道和主线的长度变化对出口匝道的通风量影响显著,对入口匝道通风量影响较小。研究成果可为同类工程的通风设计和隧道运营提供参考。     

阻滞下的竖井型隧道自然通风试验与数值模拟

针对竖井型城市公路隧道自然通风的当前研究现状,分析阻滞工况下的流场特征与存在的问题。依据相似准则,搭建局部暗埋段小尺寸模型,设置车辆发热源,测试纯热压作用下的流动速度。采用三维非稳态流动模型,利用FLUENT软件,模拟热压作用下的温度场、速度场,采用试验验证了模拟的准确性。进一步的车速、竖井个数与暗埋段长度的敏感性分析表明:车辆阻滞时,交通风力对隧道内自然通风影响小,热压成为影响隧道流场的主导因素;同一暗埋段内流场不均匀分布,中部远离两端竖井,改变竖井个数对此处流场影响较弱;暗埋段各典型位置风速随暗埋段长度增加而增加。     

公路隧道火灾通风计算的改进

现有的公路隧道火灾通风计算方法,是按正常运营通风设计的风机配置,考虑火灾发生后一定数量风机的损坏,计算火灾情况下能够提供的隧道内风速,用该风速和阻止烟流逆流的临界风速比较来验算火灾时期通风的安全性。但在公路隧道的火灾过程中,火灾烟流阻力确实存在,且对隧道火灾时的烟气流动影响较大。本文将烟流阻力引进传统的公路隧道通风计算中,给出了公路隧道火灾通风时的改进计算公式。通过算例,证明了改进的计算方法更符合隧道火灾时实际概况,为隧道火灾时的通风控制提供了科学依据。     

Influence of traffic force on pollutant dispersion of CO,NO and particle matter (PM2.5) measured in an urban tunnel in Changsha,China

Environmental safety issues and ventilation problems caused by the construction of urban tunnel have increasingly been attracting people’s attention. Previous studies in China have mainly focused on vehicle emissions and ventilation control technologies in road tunnels, resulting in a research gap on urban tunnel ventilation engineering design. Therefore, a detailed monitoring investigation was conducted from May 22 to June 2, 2013 in Changsha Yingpan Road Tunnel, China. The study aim was to measure the traffic characteristics, air velocity and the carbon monoxide (CO), nitrogen oxides (NO_x) and fine particulate matter (PM_2.5) concentrations in this tunnel, which has two lanes per bore and multiple ramps. Measurement results show that during the workday morning peak, the maximum traffic flow was 1560 passenger-car-unit/h per lane with vehicle speed around 33.6 km/h in the eastbound tunnel, the average air velocity was 3.07 m/s, and the proportion of the light-duty vehicles (LDV) was 97.3%. Under the traffic force (not open fan), the CO and NO average concentrations at the main tunnel outlet were 20.3 ppm and 1.65 ppm, respectively. The gas pollutant concentrations are effectively controlled within the multiple-ramps tunnel and the design air volume flow is noticeably reduced. The traffic air flow was found to provide 32.5% of the required air volume to dilute NO_x in blocked traffic condition (vehicle speed of 10 km/h). In addition, the PM_2.5 concentration is mainly affected by the value of background outside the tunnel. The result can provide a quantitative assessment method to support pollutant concentration control and contribution of requested air volume by traffic flow in urban complex structure tunnel.     

平导压入通风对寒区隧道风温场的影响性研究

为探明平导压入通风方式对高海拔寒区特长公路隧道风向、风速、风压和洞内温度场的影响性,以川藏公路雀儿山隧道为工程依托,通过数值仿真和现场测试,分析了不同通风方式下隧道洞内风场和温度场的分布及变化规律.研究结果表明:气热耦合三维数值计算显示风在横通道与主洞和横通道毗邻区域形成了明显的涡流区,平导洞内风压、风速明显高于主洞;...     

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。     

海底特长隧道利用横通道控烟技术研究

摘 要：为了解决特长海底隧道发生火灾时的排烟问题,提出利用服务通道和联络横通道辅助送风的通风方案。利用火灾动力学模拟软件（FDS）,建立隧道火灾通风模型,通过研究通风排烟时服务隧道内补风量与横通道开启数量对火灾烟气的控制效果,确定通风系统的技术参数。结果表明：火灾发生时,事故隧道内纵向通风风速2 m/s,同时开启火源上游3 个横通道,并在服务隧道两端各施加1.3 m/s 纵向通风风速,既可将烟气控制在火源一侧,同时不影响人员安全疏散,其控烟效果与通风网络解算结果一致。采用横通道辅助送风的通风方案,控制特长海底隧道内火灾烟气蔓延是具有理论可行性的。     

近接隧道污染物窜流特性与通风能耗分析

采用三维壁面射流理论分析隧道洞口排污的射流特性,在此基础上建立近接隧道污染物窜流的理论模型,理论计算结果与已有研究试验数据吻合良好。在不考虑地形、环境风、交通流等影响时,窜流比φ主要受上下游隧道间距x与洞口水力直径D的影响,φ随x/D的增大而减小,为了控制窜流比在10%以下,x/D应大于25。理论计算表明:随着窜流比的增加,下游隧道的需风量增加,隧道通风能耗陡增;且需风量和能耗的增幅随窜流比的增大而增大。为抑制近接隧道需风量和通风能耗的增加,除了降低窜流比,还可采用竖井进行提前排污。     

管廊风速对细水雾系统灭火效果影响研究

建立等比例综合管廊数值模型,采用FDS模拟了通风风速为0、0.4、0.8、1.2 m/s下电缆舱着火工况的细水雾灭火效果,分析风速对灭火效果的影响以及纵向通风与细水雾共同作用下的烟气蔓延情况。结果表明,随着通风风速的增加,尽管管廊内部的含氧量增加,但火源及正上方温度下降,很大程度上减缓了火源竖向发展趋势。研究结果证明了高压细水雾灭火系统的有效性。城市综合管廊采用细水雾系统时,施加不高于1.2 m/s风速的通风气流对细水雾灭火更为有利。     

隧道火灾烟气回流与临界风速模型试验

总结国内外隧道火灾纵向通风排烟下抑制烟气回流临界风速的研究现状和规范规定.通过FDS数值模拟和缩尺寸模型试验对临界风速与隧道坡度的关系进行对比分析,得出结果认为,数值模拟和模型试验结果基本符合;在同一个坡度下,纵向通风速率与回流长度近似成线性关系;当坡度为零时,抑制烟气回流所需临界风速较大.