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《特長公路隧道通風(fēng)工況模擬理論探究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、特長公路隧道通風(fēng)工況模擬理論探究 摘要：本文在公路隧道通風(fēng)研究中引入通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)理論，結(jié)合隧道通風(fēng)實(shí)際，研究影響隧道風(fēng)流各因素如風(fēng)機(jī)、交通流、自然風(fēng)、火風(fēng)壓等在通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)理論中的計(jì)算原則和處理方法，研究能模擬并正確反映工程實(shí)際的數(shù)學(xué)模型和物理邏輯關(guān)系，構(gòu)架隧道通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)理論，在此基礎(chǔ)上編制了隧道通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)仿真計(jì)算程序，該程序在某特長公路隧道通風(fēng)方案研究中得到了應(yīng)用和驗(yàn)證，為特長公路隧道通風(fēng)方案的制定提供了新的方法和理論依據(jù)。關(guān)鍵詞：公路隧道通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)模型計(jì)算程序1.概述隨著我國公路建設(shè)發(fā)展，公路隧道建設(shè)在數(shù)量和規(guī)模上都取得了巨大進(jìn)步。公路隧道建設(shè)的長
2、大化是一個(gè)必然趨勢。12在以往的通風(fēng)計(jì)算中，由于通風(fēng)形式較為簡單，往往根據(jù)規(guī)范規(guī)定，進(jìn)行通風(fēng)計(jì)算。對于采用多豎井縱向通風(fēng)方式通風(fēng)的特長公路隧道而言，一方面，隧道通風(fēng)系統(tǒng)非常復(fù)雜，按照規(guī)范上計(jì)算方法，將隧道分為若干段分別進(jìn)行計(jì)算，其計(jì)算量是非常大的，計(jì)算效率很低；另一方面，規(guī)范中計(jì)算方式忽略了隧道各段之間相互影響，同時(shí)，由于復(fù)雜通風(fēng)系統(tǒng)所需配置風(fēng)機(jī)多，能耗大，如果僅僅按照極限狀態(tài)下需風(fēng)量進(jìn)行風(fēng)機(jī)配置，勢必會(huì)造成巨大浪費(fèi)。這就要求利用通風(fēng)基礎(chǔ)理論，通過程序編制，利用計(jì)算機(jī)對復(fù)雜通風(fēng)系統(tǒng)的需風(fēng)量、風(fēng)機(jī)風(fēng)壓的進(jìn)行計(jì)算。并在風(fēng)機(jī)配置和選型前，對風(fēng)機(jī)工況進(jìn)
3、行模擬，來優(yōu)化風(fēng)機(jī)特性曲線以及風(fēng)機(jī)安裝和配置。2.網(wǎng)絡(luò)通風(fēng)理論通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)是由表示通風(fēng)系統(tǒng)內(nèi)各風(fēng)流路線及其分合關(guān)系的網(wǎng)狀線路圖與其賦權(quán)通風(fēng)參數(shù)組成的。將通風(fēng)系統(tǒng)抽象為通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)、進(jìn)行通風(fēng)系統(tǒng)分析，是研究通風(fēng)系統(tǒng)的重要手段和方法。2.1隧道通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖的繪制隧道通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖就是反映隧道通風(fēng)系統(tǒng)中各風(fēng)流分合關(guān)系的網(wǎng)絡(luò)狀示意圖，其繪制步驟如下：（1）節(jié)點(diǎn)編號：即將風(fēng)流分合點(diǎn)加以編號。編號順序通常是沿風(fēng)流方向從小到大。節(jié)點(diǎn)編號不能重復(fù)。（2）分支連線：即將有風(fēng)流連通的節(jié)點(diǎn)用單線條連接。先連主干風(fēng)路，后連支流。（3）圖形整理：通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖形狀不唯一，可根據(jù)習(xí)慣與方便
4、畫成橢圓形、圓形或框形。2.2隧道通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)風(fēng)流變化的規(guī)律12在隧道通風(fēng)系統(tǒng)的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，各送排風(fēng)機(jī)送風(fēng)量與排風(fēng)量必須與各風(fēng)機(jī)工作風(fēng)路的風(fēng)阻狀況、交通風(fēng)壓、自然風(fēng)壓以及隧道各段需風(fēng)量相適應(yīng)。從節(jié)省能耗方面出發(fā)，在復(fù)雜公路隧道通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中，風(fēng)機(jī)供風(fēng)量、風(fēng)機(jī)風(fēng)壓以及需風(fēng)量之間應(yīng)有一個(gè)最優(yōu)組合，這一點(diǎn)可以通過風(fēng)機(jī)工況模擬來得到。在對公路隧道復(fù)雜通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行解算時(shí)，阻力定律、風(fēng)量平衡定律以及風(fēng)壓平衡定律將作為解算的理論基礎(chǔ)。介紹如下：2.2.1阻力定律風(fēng)流在隧道中流動(dòng)的過程中，風(fēng)流的壓力損耗與流量或流速之間的依存關(guān)系稱為阻力定律?？捎孟率奖硎荆海?-1）
5、式中——流體的壓力損失，pa；——流體在隧道某段的平均流速，m/s；——常數(shù)，與隧道特性和流體特性有關(guān)。隧道阻力為沿程阻力和局部阻力之和，沿程阻力和局部阻力具有同一性，并存在互相迭加的關(guān)系。因此可以寫成通式：（2-2）（2-3）式中——隧道通風(fēng)阻力，pa；——隧道風(fēng)阻，；；；——風(fēng)量，。此式即為隧道通風(fēng)阻力定律的表達(dá)式。他表明，隧道通風(fēng)阻力等于隧道風(fēng)阻與風(fēng)量平方之積。在計(jì)算隧道各支路通風(fēng)阻力時(shí)使用該定律。2.2.2風(fēng)量平衡定律12隧道通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中，任一結(jié)點(diǎn)或閉合回路，其流入的風(fēng)量等于流出的風(fēng)量?；蛘哒f流入某結(jié)點(diǎn)或閉合回路的風(fēng)量與該點(diǎn)或閉合回路流出
6、風(fēng)量的代數(shù)和等于零。其表達(dá)式為：（2-4）其中：——與i節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的支路j的風(fēng)量。流入節(jié)點(diǎn)的支路風(fēng)量為正，流出節(jié)點(diǎn)者為負(fù)；N——風(fēng)網(wǎng)支路數(shù)。2.2.3風(fēng)壓平衡定律風(fēng)網(wǎng)中任一回路內(nèi)各支路阻力、風(fēng)機(jī)風(fēng)壓、交通風(fēng)壓、自然風(fēng)壓以及火風(fēng)壓的代數(shù)和為零。其表達(dá)式為：（2-5）其中：——回路內(nèi)分支的阻力值；——回路內(nèi)分支中的風(fēng)機(jī)風(fēng)壓值；——回路內(nèi)分支中的自然風(fēng)壓值；——回路內(nèi)分支中的交通風(fēng)壓值；3.風(fēng)機(jī)特性曲線計(jì)算理論風(fēng)機(jī)的特性曲線即風(fēng)機(jī)所提供風(fēng)壓和風(fēng)機(jī)供風(fēng)量之間關(guān)系曲線，風(fēng)機(jī)特性曲線有兩種，一種是生產(chǎn)風(fēng)機(jī)廠家提供的曲線，另一種是在進(jìn)行隧道通風(fēng)計(jì)算時(shí)經(jīng)過計(jì)算
7、給出的風(fēng)機(jī)鑒定曲線。本文中風(fēng)機(jī)特性曲線確定是針對第二種情況，即通過對隧道各不同段，在不同交通量，算出不同工況下需風(fēng)量，再計(jì)算出能夠滿足這些不同需風(fēng)量所對應(yīng)風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓，通過計(jì)算出的需風(fēng)量和所對應(yīng)風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓來確定風(fēng)機(jī)特性曲線。3.1需風(fēng)量的計(jì)算12進(jìn)行隧道運(yùn)營通風(fēng)需風(fēng)量計(jì)算時(shí)，隧道通風(fēng)主要對一氧化碳（CO）、煙霧（VI）和異味進(jìn)行稀釋。確定需風(fēng)量時(shí)，應(yīng)分別對計(jì)算行車速度以下工況車速進(jìn)行計(jì)算，并考慮交通阻滯狀態(tài)需風(fēng)量，取其較大者作為設(shè)計(jì)風(fēng)量。需風(fēng)量的計(jì)算公式如下所示：（1）稀釋一氧化碳（CO）的需風(fēng)量公式：=（3-1）=（3-2）（2）稀釋煙霧的需風(fēng)
8、量公式：=（3-3）=（3-4）（3）稀釋異味的需風(fēng)量公式：（3-5）在進(jìn)行需風(fēng)量計(jì)算時(shí)，根據(jù)各設(shè)計(jì)年限的高峰小時(shí)交通量，分各種不同車速以及交通阻滯、
