在水電工程引水隧洞鉆爆施工過程中,施工通風是影響施工進度和施工安全的關鍵環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的通風設計多依據(jù)工程經(jīng)驗,容易導致通風效果不佳或施工資源浪費,CFD（Computational Fluid Dynamics）技術的提出和發(fā)展為解決上述問題提供了有效途徑。然而目前對于引水隧洞施工通風的CFD模擬研究主要采用雷諾時均方法（RANS,Reynolds-Averaged Navier-Stokes）獲取施工通風湍流場平均特性,此方法雖然有效地減少了計算量,但是其對于流場的時均化處理導致模擬無法獲得準確的湍流瞬態(tài)信息;此外,少數(shù)研究采用大渦模擬方法（LES,Large Eddy Simulation）獲取湍流瞬時脈動信息;但是其對于網(wǎng)格精度的高度依賴導致計算成本偏高,模型適用性不足。針對上述問題,基于Realizable k-ε兩方程湍流模型提出引水隧洞施工通風混合LES/RANS兩相流模擬方法,既兼顧了計算精度和計算效率,又彌補了目前匱乏引水隧洞施工通風混合LES/RANS兩相流模型研究的不足。主要研究成果如下:（1）基于Realizable k-ε兩方程湍流模型建立了引水隧洞施工通風混合L... 

【文章來源】：天津大學天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

顆粒相邊界邊界條件示意圖

天津大學碩士學位論文誤差過大，結果精度過低，甚至會導致數(shù)值發(fā)散，使計算無法繼續(xù)進行下外網(wǎng)格生成極為耗時并且容易出錯，生成網(wǎng)格所需時間在整個 CFD 數(shù)值模需時間內的占比較大[64]，因此對數(shù)值模擬計算的網(wǎng)格必須予以重視。CFD 數(shù)值模擬采用的計算網(wǎng)格可分為結構網(wǎng)格、非結構網(wǎng)格兩種。結構格節(jié)點排列有序并且相鄰節(jié)點之間的連接較為規(guī)律，其在復雜區(qū)域內分塊構成塊結構網(wǎng)格，較好地解決復雜模型結構化網(wǎng)格劃分問題。結構化網(wǎng)格正交，數(shù)值計算穩(wěn)定，可有效避免數(shù)值發(fā)散。非結構網(wǎng)格與結構網(wǎng)格不同，其節(jié)置不能用固定法則進行有序地命名，因此使用非結構網(wǎng)格進行模擬時，需要存儲節(jié)點位置信息導致計算速率降低。但是非結構網(wǎng)格具有靈活性強、適用的優(yōu)點，對于具有復雜邊界條件的流場計算問題非常有效。結構網(wǎng)格和非結格分別如圖 2-3 所示。

2-4 計算網(wǎng)格 P 和相鄰網(wǎng)格 N 間的關變項和源項都定義在網(wǎng)格內部，而不是道該網(wǎng)格內的變量值，而無需進行插值變項1T 的離散表達式寫成差分格式為：1( ) ( )n oP PV VTt 表示時間間隔相距為 t的新舊時間值；歐拉向后時間差分，具有一階精度。一項3T 是源項，其決定了離散方程的收的影響，因此需要對其進行為簡化，簡3 1 2 PT s s 而言是常數(shù)，但實際上它們既可以是真值o 的函數(shù)。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于雙流體模型的氣液兩相水錘計算方法[J]. 富友,蔣勁,李燕輝,應銳.  華中科技大學學報(自然科學版). 2018(01)
[2]基于LES的單開口非穩(wěn)態(tài)自然通風模擬[J]. 胡艷,周軍莉.  建筑熱能通風空調. 2017(08)
[3]水電站調壓室施工通風數(shù)值模擬與檢測反饋研究[J]. 華天波,王勇勝,姚強,楊興國,李洪濤.  工程科學與技術. 2017(03)
[4]基于DDES方法的葉柵分離旋渦的非定常流動數(shù)值研究[J]. 劉若陽,侯安平,單樹軍,倪奇峰.  推進技術. 2017(01)
[5]引水隧洞施工通風Euler-Lagrange兩相流大渦模擬[J]. 王曉玲,朱澤彪,劉震,劉長欣,禹旺.  天津大學學報(自然科學與工程技術版). 2017(07)
[6]小斷面引水隧洞鉆爆法施工關鍵技術[J]. 毛永恩.  科技視界. 2015(16)
[7]不同RANS/LES混合模型的汽車氣動噪聲分析[J]. 謝超,谷正氣,楊振東,宗軼琦,楊曉濤,羅澤敏.  汽車工程. 2015(04)
[8]爆破掘進空間內粉塵非穩(wěn)態(tài)運移規(guī)律研究[J]. 李雨成,劉天奇,李智,趙勉.  中國安全生產(chǎn)科學技術. 2014(06)
[9]混合LES-RANS模型在結晶器鋼液流場模擬中的應用[J]. 茅曉慧,李京社,張江山,唐海燕,吉傳波.  北京科技大學學報. 2014(05)
[10]基于DES方法平底水力旋流器內部流場特征的數(shù)值分析[J]. 蘇東濤,郭雪巖.  力學季刊. 2014(01)

博士論文
[1]長大隧道與復雜地下工程施工通風特性及關鍵技術研究[D]. 曹正卯.西南交通大學 2016
[2]長距離復雜洞室聯(lián)動通風與污染物擴散的數(shù)值模擬研究[D]. 南春子.清華大學 2015
[3]三維氣固兩相混合層中相間耦合作用的直接數(shù)值模擬[D]. 陳鑫蔚.浙江大學 2012
[4]大渦模擬濾波網(wǎng)格分析及網(wǎng)格自適應控制研究與應用[D]. 張斌.上海交通大學 2011

碩士論文
[1]帶有支洞的水工隧洞施工通風數(shù)值模擬研究[D]. 常曉珂.西安理工大學 2017
[2]引水隧洞施工通風Euler-Lagrange兩相流大渦模擬[D]. 朱澤彪.天津大學 2017
[3]燒結磚隧道窯內粉塵及氮氧化物控制的數(shù)值模擬研究[D]. 晏云飛.湖南工業(yè)大學 2015
[4]通風系統(tǒng)布置對TBM掘進區(qū)域溫度與粉塵分布影響規(guī)律研究[D]. 胡宜.中南大學 2014
[5]大型水電站地下洞室群施工期通風研究[D]. 曾惜.西南交通大學 2014
[6]長距離引水隧洞TBM施工通風數(shù)值模擬[D]. 陳紅超.天津大學 2007
[7]火災模擬中的RANS/LES混合湍流模式[D]. 李顯祥.清華大學 2004
[8]雪峰山隧道通風系統(tǒng)模型實驗[D]. 孟偉.華中科技大學 2004
[9]長大公路隧道縱向通風模擬測試技術研究[D]. 易俊.長安大學 2002



本文編號：3125235