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1、分類號(hào):U4510710-2012132031碩士學(xué)位論文利用太陽(yáng)能煙囪的公路隧道自然通風(fēng)數(shù)值模擬與研究高一然導(dǎo)師姓名職稱鄭晅教授申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別工學(xué)碩士學(xué)科專業(yè)名稱交通信息工程及控制論文提交日期2015年6月2日論文答辯日期2015年6月18日學(xué)位授予單位長(zhǎng)安大學(xué)INumericalSimulationsandStudiesontheNaturalVentilationinHighwayTunnelbySolarChimneyADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate:GaoYiranSupervisor:Prof.Zhe
2、ngXuanChang’anUniversity,Xi’an,ChinaII摘要公路隧道通風(fēng)系統(tǒng)的巨大耗電量，使通風(fēng)節(jié)能問(wèn)題越來(lái)越為人們所關(guān)注，公路隧道的自然通風(fēng)也一直是公路隧道領(lǐng)域的重點(diǎn)課題之一。太陽(yáng)能煙囪作為一種熱壓作用下的自然通風(fēng)設(shè)備，利用太陽(yáng)輻射，將熱能轉(zhuǎn)化為空氣的動(dòng)能，從而起到通風(fēng)換氣的作用。本文將公路隧道自然通風(fēng)與太陽(yáng)能煙囪結(jié)合，對(duì)用于隧道通風(fēng)的太陽(yáng)能煙囪通風(fēng)效果進(jìn)行了研究。首先提出了一種利用太陽(yáng)能煙囪實(shí)現(xiàn)公路隧道通風(fēng)的結(jié)構(gòu)形式，它由太陽(yáng)能煙囪結(jié)合豎井構(gòu)成，可以借助太陽(yáng)能加強(qiáng)公路隧道自然通風(fēng)效果。其次，推導(dǎo)出了通風(fēng)阻力和超靜壓差存在的情況下，太陽(yáng)能煙囪通風(fēng)量與尺寸參數(shù)
3、的數(shù)學(xué)公式，并利用計(jì)算機(jī)流體仿真進(jìn)行了不同尺寸下的太陽(yáng)能煙囪數(shù)值模擬。模擬結(jié)果表明：集熱棚長(zhǎng)度為50-200m的太陽(yáng)能煙囪能夠產(chǎn)生與自然風(fēng)通風(fēng)阻力大致相等的負(fù)壓。同時(shí)經(jīng)過(guò)對(duì)比，驗(yàn)證了上述公式。最后在雷家坡一號(hào)隧道設(shè)置了太陽(yáng)能煙囪自然通風(fēng)系統(tǒng)，通過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析，并結(jié)合數(shù)值模擬，表明該系統(tǒng)取得了較好的自然通風(fēng)效果。研究表明太陽(yáng)能煙囪能將純自然通風(fēng)條件下豎井原有的通風(fēng)量提升約一倍；并且在不利時(shí)間段，使用太陽(yáng)能煙囪產(chǎn)生的負(fù)壓能夠抵消隧道自然通風(fēng)阻力。并提出了改進(jìn)方案，改進(jìn)后太陽(yáng)能煙囪能提升約25%-35%的通風(fēng)量。太陽(yáng)能煙囪通風(fēng)技術(shù)適用于太陽(yáng)能資源豐富的隧道，極大地提高了公路隧道自然通風(fēng)
4、的效果，它的推廣使用有助于進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)公路隧道節(jié)能減排的目標(biāo)。關(guān)鍵詞：公路隧道、自然通風(fēng)、太陽(yáng)能煙囪、數(shù)值模擬IABSTRACTThehugepowerconsumptionoftunnelventilationsystem,whichisbecomingaproblem,isattractingmoreandmoreconcernforpeople.Thenaturalventilationofhighwaytunnelhasalsobeenoneofthekeyissuesinthefieldofhighwaytunnel.Asakindofnaturalventilation
5、device,solarchimneytransformsthermalenergyintokineticenergyofairbysolarradiation.Thenitplaystheroleofventilation.Inthispaper,thenaturalventilationinhighwaytunnelandsolarchimneywerecombined.Researchesofsolarchimneyventilationforthetunnelventilationhavebeencarriedasfollows.Atfirst，putforwardaki
6、ndofformofhighwaytunnelventilationwithsolarenergychimney,whichconsistsofsolarchimneywiththeshaft.Naturalventilationeffectofhighwaytunnelcanbepromotedwithsolarenergy.Then,deducethemathematicalformulaofsolarchimneyventilationquantityandsizeparameterswiththeventilationresistanceandexcessdifferen
7、tialstaticpressure.WithTheuseofcomputersimulation,numericalsimulationofdifferentsizesolarchimneywascarriedout.Thesimulationresultsshowthatthesolarchimneywith50-200mheatcollectorcanproduceairpressurewhichisroughlyequaltonaturalwindventilationr
