带竖井公路隧道运营通风热位差利用数值模拟

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1、分类号：U44，U4510710-2012121053硕士学位论文带竖井公路隧道运营通风热位差利用数值模拟陈外才导师姓名职称谢永利教授申请学位级别硕士学科专业名称桥梁与隧道工程论文提交日期2015年4月25日论文答辩日期2015年6月14日学位授予单位长安大学NumericalSimulationoftheUsingofThermalPotentialDifferenceinOperatingVentilationofHighwayTunnelwithShaftADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandi

2、date：ChenWai-caiSupervisor：Prof.XieYong-liChang’anUniversity,Xi’an,China论文独创性声明本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研宄工作所取得的成果。除论文中己经注明引用的内容外，对论文的研宄做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体己经公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：祢夕U冰年/月》日论文知识产权权属声明本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学校。学校享有以任何方式发

3、表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为长安大学。(涉密论文在解密后应遵守此规定）论文作者签名：所、外t年#月和摘要在带竖井的长大深埋公路隧道中，经常会遇到髙地温问题，其引起的热位差对隧道通风存在较大的影响。隧道热位差研究不够，会造成隧道通风设计上的不合理，导致隧道运营过程中能耗严重或通风不足。因此，为了正确认识隧道运营过程中热位差的作用，从而有效利用热位差，有必要对长大隧道热位差的变化规律进行研究，以便优化隧道通风方案达到节能降耗的目的。本文在总结国内外现有研究的基础上

4、，围绕隧道竖井内热位差的变化规律，基于Fluent软件对长大隧道运营通风进行了数值模拟分析，并开展了以下研究工作：1.介绍了隧道通风数值模拟中流体力学的几个控制方程，对比分析了Fluent软件的三类基本湍流模型，针对靠近壁面区域的计算分析，选用标准k-ε双方程模型，分析了风流与隧道围岩的热交换过程，在Fluent软件中打开能量方程。进行了隧道热位差计算和数值模拟的对比分析，验证了Fluent软件对热位差变化规律进行数值模拟的可行性。2.利用Fluent软件模拟了热位差和轴流风机对单竖井隧道集中排（送）风的影响，分析了环境温度对隧道内空气温度、密度和流态变

5、化的影响，提出了对向公路隧道冬季集中排风和夏季集中送风的通风方案。3.利用Fluent软件对单向单竖井隧道进行了正常运营通风的数值模拟，分析了单向单竖井隧道内排风井和送风井热位差的变化规律，得出了隧道运营通风优化方案：冬季排风井内轴流风机部分开动，适当减少隧道排风段射流风机开启数量，且适当增加隧道送风段射流风机开启数量，避免出洞口处污染物集聚不易排出。4.利用Fluent软件对单向双竖井公路隧道进行了热位差利用的数值模拟分析，结合单向单竖井隧道热位差变化的数值模拟结果进行了全面分析，提出了无论是否考虑交通风压，单向隧道处于排送组合通风状态时，单向双竖井隧

6、道的通风规律等效于两个单向单竖井隧道通风规律叠加，从侧面验证了特长隧道纵向分段式通风的合理性。关键词：集中排风；集中送风；排送组合通风；热位差；数值模拟；风流分布IAbstractHightemperatureproblemisverycommoninthedeep-buriedhighwaytunnelwhichcausedthethermalpotentialdifferencehasgreatinfluenceinthetunnelventilation.Theinadequateresearchoftunnelthermalpotentialdi

7、fferencewillcausetheunreasonabletunnelventilationdesign,andtheseproblemswillleadtoseriousenergyconsumptionandinsufficientventilationinthetunneloperationprocess.Therefore,inordertocorrectlyunderstandthethermalpotentialroleinthetunneloperationprocesstoeffectivelyutilizethethermalpo

8、tentialdifference,itisnecessarytostudyth