高海拔公路隧道施工期粉尘运移特性研究

为了确定不同海拔高度地区公路隧道施工期粉尘运动规律和粉尘质量浓度分布特性,依托巴朗山高海拔隧道工程展开研究。依据气固两相流理论,利用流体计算软件FLUENT,采用三维k-ε湍流非稳态离散相模型,对公路隧道施工期间粉尘质量浓度在隧道内分布特性及其浓度随海拔高度变化规律进行了三维数值模拟计算分析。研究结果表明:考虑湿度与不考虑湿度对不同海拔地区空气密度计算结果影响误差在0.3 %左右;粉尘在隧道内向洞口运动的动态过程中,最高浓度逐渐降低,在隧道内呈U型形态分布趋势,靠近隧道底部的粉尘浓度高于隧道顶部粉尘浓度;随着海拔高度增加,同一测点粉尘质量浓度随海拔高度以线性形式减小,粉尘浓度海拔高度修正系数可按K=-3×10^-5 h+1进行计算。     

海拔高度对公路隧道火灾烟气分布特性影响研究

高海拔地区存在大气压力低、空气密度小、含氧量低等特点,对公路隧道火灾燃烧和烟气扩散的影响与平原地区隧道有显著差异。为了得到不同海拔高度条件下公路隧道内火灾烟气扩散特性和温度场分布规律,依托米拉山高海拔特长隧道,采用FDS计算软件,对海拔0~ 6 km范围内不同海拔高度的隧道火灾进行三维数值模拟计算。分析不同海拔高度条件下火灾烟气逆流长度、隧道拱顶温度、距地面1.8 m高度处温度分布、隧道竖向温度分布等主要参数。研究结果表明:随着海拔高度的增加,火源上游区域烟气逆流长度不断减小,烟气逆流长度与海拔高度大致呈线性关系,海拔6 km情况下烟气逆流长度为平原地区的57%;与平原地区隧道相比,高海拔地区隧道火源上游区域温度较低,火源下游区域温度较高,高海拔隧道火源下游区域烟气温度降低幅度较大;火源下游区域,高海拔地区隧道竖向温度增长较快。     

公路隧道超长距离纵向排烟试验研究

为研究5 km以上公路隧道超长距离全射流纵向排烟可行性与有效性,依托全长6 015 m的羊鹿山隧道,在不利于排烟的左线隧道（单向下坡）内开展20 MW现场火灾全射流纵向排烟试验。试验期间自然风速为1.0~1.6 m/s,与通风排烟方向相反,表现为排烟阻力。研究表明：左洞内开启6组射流风机时,洞内沿程风速约为3.5 m/s,开启12~15组风机时,下坡隧道内沿程风速约为5.5~7.0 m/s;20 MW油盘火试验从点火开始到烟气全部排出洞外的时间约为30 min。根据现场火灾排烟试验,对于羊鹿山隧道,在保证人员安全的情况下,采用全射流纵向排烟是可行的。     

地下洞库群风仓式施工通风仿真模拟计算研究

本文依托某大型复杂地下储气洞库群修建中采用竖井+风仓+风管的通风模式,为满足工程施工通风的需要,研究不同风仓尺寸和风机布置形式对轴流风机效率的影响,建立了17组风仓GAMBIT有限元数值模型,通过FLUENT软件进行模拟计算,得到了轴流风机效率最大时的风仓尺寸和风机布设形式。计算结果表明,在风仓高度固定为9 m的条件下,风仓长度取30 m、宽度取10 m时,风仓内旋流数目最少,风仓两侧的风机效率最高,因此,可确定风仓的最佳尺寸;另外,在此基础上风仓中间不设置隔板,风仓每侧风机分列布置且风机间横向和竖向间距都为2 m且风机间不设置隔板,可得到最佳轴流风机效率。     

侧壁排烟模式下超宽断面沉管隧道火灾排烟效率研究

排烟效率是衡量火灾期间隧道排烟效果的重要指标。为得到侧壁排烟模式下超宽断面沉管隧道排烟特性,通过数值模拟计算对依托工程进行研究,分析排烟孔间距、排烟孔面积、排烟孔布置形式、沉管隧道宽度等因素对排烟效率的影响。结果表明:增加排烟孔数量可提高排烟效率;当排烟孔按三个一组布置时,增大排烟组间的间距有利于排烟;排烟孔均匀布置的排烟效率高于按三个一组布置;排烟孔开启数量相同时,增大排烟孔开口面积可提高排烟效率;随着沉管隧道宽度的增加,排烟效率降低,单向两车道情况下排烟效率为93.7%,单向四车道情况下排烟效率仅为45.94%。对于单向四车道超宽沉管隧道,侧壁排烟方式适用性较差。