為提高長(zhǎng)大隧道施工及運(yùn)營(yíng)通風(fēng)過(guò)程中豎井通風(fēng)效率,實(shí)現(xiàn)隧道節(jié)能通風(fēng)。依托實(shí)際隧道工程,基于Fluent軟件,選用RNG k-ε湍流模型,對(duì)無(wú)豎井風(fēng)塔、圓柱風(fēng)塔、矩形風(fēng)塔和凸臺(tái)狀風(fēng)塔4種結(jié)構(gòu)、不同環(huán)境風(fēng)速工況下的流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬,并對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行交叉比對(duì)分析,提出最優(yōu)化的豎井風(fēng)塔結(jié)構(gòu)形式。研究結(jié)果表明:采用風(fēng)塔結(jié)構(gòu)豎井出流量要遠(yuǎn)大于無(wú)風(fēng)塔結(jié)構(gòu)豎井出流量;對(duì)于不同豎井風(fēng)塔外型結(jié)構(gòu),豎井出流量與環(huán)境風(fēng)速關(guān)系呈多項(xiàng)式函數(shù);當(dāng)傾斜角為45°、圓心角為90°時(shí),凸臺(tái)結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)豎井出流量最大,且受環(huán)境風(fēng)影響波動(dòng)較小,通風(fēng)穩(wěn)定性較好。建議豎井出口結(jié)構(gòu)選用矩形或凸臺(tái)狀,實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境風(fēng)的高效利用,提高豎井通風(fēng)效率。 

【文章來(lái)源】：中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù). 2020,16(06)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

【部分圖文】：

豎井出流示意

當(dāng)金山隧道全長(zhǎng)20.14 km(隧道進(jìn)口高程為2 864.83 m,出口高程為3 107.00 m),隧道通過(guò)區(qū)海拔在2 600～4 000 m左右。隧道除進(jìn)口段470 m為雙線車站隧道,其余洞身為單線隧道。全隧道除出口段224.18 m位于R-1 600 m的曲線上外,其余均位于直線上,隧道洞身坡度依次為6‰/570 m,12.3‰/19 200 m,7‰/370 m的單面上坡。隧道建設(shè)初期為縮短高海拔獨(dú)頭施工通風(fēng)距離,隧道中部設(shè)置2座通風(fēng)豎井,豎井采用圓形斷面外徑為3.0 m,運(yùn)營(yíng)期間1號(hào)豎井封閉,2號(hào)豎井作為永久的防災(zāi)救援風(fēng)道使用。由于當(dāng)金山常年大風(fēng)的氣候狀況,豎井出口結(jié)構(gòu)對(duì)施工及運(yùn)營(yíng)通風(fēng)造成的影響極大,因此本文主要針對(duì)不同環(huán)境風(fēng)速下的豎井外型結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬優(yōu)化以達(dá)到最佳的通風(fēng)效果。隧道主體建筑如圖2所示。2.1 物理模型

運(yùn)用CFD軟件分別對(duì)無(wú)豎井風(fēng)塔、圓柱風(fēng)塔、矩形風(fēng)塔和凸臺(tái)狀風(fēng)塔3種結(jié)構(gòu)建立三維模型(見(jiàn)圖3),其中凸臺(tái)狀風(fēng)塔優(yōu)化設(shè)置如表1所示,底座h=0.2 m,風(fēng)塔高H=2 m,最薄壁面厚度δ=0.2 m。豎井內(nèi)斷面為圓形斷面,半徑R=1.5 m。凸臺(tái)狀風(fēng)塔圓心角β變化對(duì)應(yīng)斜面曲率變化,如圖4～5所示。表1 凸臺(tái)狀風(fēng)塔結(jié)構(gòu)Table 1 Wind tower structure of convex platform 傾斜角α 圓心角β ≈0° 30° 60° 90° 30° 模型1 模型2 模型3 — 45° 模型4 模型5 模型6 模型7 60° 模型8 模型9 模型10 —

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]復(fù)雜長(zhǎng)豎井引水隧洞施工通風(fēng)兩相流模擬研究[J]. 劉震,王曉玲,劉長(zhǎng)欣,禹旺,洪坤.  天津大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)與工程技術(shù)版). 2018(11)
[2]縱向通風(fēng)對(duì)隧道豎井排煙影響的模擬研究[J]. 姜童輝,叢海勇,孔祥曉,李國(guó)春,譚瓊,王喜世.  火災(zāi)科學(xué). 2018(01)
[3]地下大型洞庫(kù)群通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)建立及豎井通風(fēng)效應(yīng)研究[J]. 張恒,林放,張凱,楊家松,陳壽根.  現(xiàn)代隧道技術(shù). 2018(01)
[4]城市隧道豎井送排式通風(fēng)優(yōu)化[J]. 朱培根,孔維同,李曉昀,宋樺,何軼敏.  流體機(jī)械. 2016(10)
[5]高速地鐵隧道內(nèi)擴(kuò)大段和通風(fēng)豎井對(duì)壓力波的影響研究[J]. 駱建軍.  現(xiàn)代隧道技術(shù). 2016(04)
[6]通風(fēng)豎井在地下聯(lián)系通道通風(fēng)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 姜學(xué)鵬,莊煒茜,趙紅莉,徐志勝.  地下空間與工程學(xué)報(bào). 2009(06)
[7]有豎井隧道自然風(fēng)壓的研究[J]. 曾艷華,何川,關(guān)寶樹(shù).  地下空間. 2003(01)



本文編號(hào)：3281408