多种能量综合利用的公路隧道自然通风系统仿真及实验分析研究

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1、分类号:U4510710-2013132010硕士学位论文多种能量综合利用的公路隧道自然通风系统仿真及实验分析研究陈艳超导师姓名职称苏诗琳副教授郑晅教授申请学位级别工学硕士学科专业名称控制理论与控制工程论文提交日期2016年4月27日论文答辩日期2016年6月4日学位授予单位长安大学SimulationandexperimentalanalysisonthenaturalventilationsystemofhighwaytunnelswithmultipleenergyutilizationADissertationSubmittedfortheDegr

2、eeofMasterCandidate:ChenYanchaoSupervisor:Prof.SuShilinProf.ZhengXuanChang’anUniversity,Xi’an,China长安大学硕士学位论文摘要目前，公路隧道运营中采用的竖（斜）井纵向式机械通风方式，普遍存在着耗电量巨大的问题，给隧道运营带来了沉重的经济负担。利用自然风实现隧道通风，成为了运营节能的主要研究方向。但是，由于自然风的随机性，需要设计出一种自然风充分利用的系统和方法。公路隧道内自然风的产生是自然界多种能量综合作用的结果，为了实现公路隧道自然风的有效利用，本文基于搭建的

3、室外实验平台，分析实验数据，将自然通风划分为15种工况；结合仿真模拟，分析得出了温差与自然风速，以及通风阻力与自然风速之间的关系，分析了太阳能烟囱的应用效果，验证了多种能量综合利用的自然通风在隧道中应用的可行性。基于已建成的雷家坡一号隧道自然通风工程，开发了公路隧道远程实时数据管理系统，采集了自然通风系统气象数据；以实测气象数据作为边界条件，对通风系统进行了AutodeskInventor和CFD的1:1建模仿真，得出了雷家坡一号隧道自然通风系统在大部分情况下，不需开启风机，就可以满足通风要求。最后，根据对通风阻力的分析，以及雷家坡一号隧道自然通风系统运行

4、效果，给出了雷家坡一号隧道自然通风系统两种改进方案，以提高通风效率。多种能量综合利用的隧道自然通风可以最大限度地利用自然风，解决公路隧道在运营和管理中成本过大、维护费用过高的问题，对创建节能环保型隧道通风运营具有较好的理论意义与工程应用价值。关键词：公路隧道、自然通风、多种能量、数据采集、模拟仿真I长安大学硕士学位论文ABSTRACTAtpresent,thevertical(inclined)wellverticalmechanicalventilationusedintheoperationofhighwaytunnelsexistshugeelect

5、ricityconsumption,whichbringsheavyeconomicburdentothetunneloperation.Usingnaturalwindtorealizetunnelventilationhasbecomethemainresearchdirectionofenergysaving.However,duetotherandomnessofnaturalwind,itisneededtodesignasystemandmethodforthefulluseofnaturalwind.Thenaturalwindintunne

6、lsistheresultofcomprehensiveeffectofnatureofvarietiesofenergy,inordertorealizetheeffectiveuseofnaturalwindinhighwaytunnels,basedontheplatformoftheoutdoorexperiment,thenaturalventilationisdividedinto15conditions;combiningthesimulation,therelationshipbetweenthetemperaturedifferencea

7、ndthenaturalwindspeedaswellastherelationshipbetweentheventilationresistanceandthenaturalwindspeedwereobtained,theeffectofsolarchimneytechnologywasanalyzed,andthefeasibilityofapplicationofmultipleenergycomprehensiveutilizationofnaturalventilationinthetunnelwasverified.Basedonthecom

8、pletedLeiJiaPoNo.1Tunnelnaturalve