公路隧道排送通风系统升压模式分析研究_温玉辉.pdf

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1、广东公路交通2011年第4期总第118期GuangDongGongLuJiaoTong文章编号:1671－7619(2011)04－0043－06公路隧道排送通风系统升压模式分析研究温玉辉(广东省公路勘察规划设计院股份有限公司，广州510507)摘要:基于动量定理及能量守恒定律，推导了公路隧道排、送风升压计算理论公式。并应用数值计算方法求得不同工况下公路隧道排、送风升压值，同时将数值计算结果与理论计算值和规范计算值进行了比较分析。对现行规范排、送风升压计算公式中相关系数进行了修正，并给出了理论合理、形式简单的新的排、送风升压计算公式。相关研究结论可供公路

2、隧道通风设计计算参考。关键词:隧道工程;送排式通风;理论分析;数值计算中图分类号:U453．5文献标识码:A0引言规范提出了异议，但未进一步深入分析。为深化公路隧道竖井纵向排送通风系统的一个主要对送、排风升压计算公式的认识，优化具体通风计优点在于隧道正洞能够充分利用排风和送风所提算方案，本文拟采用流体数值计算方法对该问题供的升压力，特别是送风升力效果比较显著，若能进行深入分析。重点进行如下分析:充分利用该部分升压力则可达到“节能”之目的。(1)分别按动量定理及能量守恒定律推导排风因此竖井纵向排送通风方式成为目前特长公路隧升压计算公式并采用数值计算方法予以

3、验证，推导道通风系统的主流选择。新的简单计算公式并确定排风升压调整系数Ke;《公路隧道通风照明设计规范》(JTJ026．1－(2)按动量定理推导送风升压计算公式推导1999)在主要参考日本通风规范和经验的基础上，以及验证，确定送风升压调整系数Kb。给出了竖井纵向排风升压力计算公式和送风升压1排风升压模式分析研究力计算公式。两个公式的推导基于固体力学中的公路隧道排风分析模型见图1。动量定理，对于送风升压计算公式的推导目前隧道通风工程界一般基本没异议，只是对于送风升压调整系数Kb的取值认为应有所细化;而对于排［4］［5］风升压计算公式则目前存在较大争议:争议

4、点主要在于是否应考虑排风角度θ的影响。若严格按固体力学公式推导过程，则现行《公路隧道通风照明设计规范》(JTJ026．1－1999)排风升压计算公式未涉及排风角度θ之影响，显然在理论上欠缺严谨。但应值得注意的是，流体不同于固体，严图1排风示意图格意义上的固体力学公式推导是否适用于流体工本节将分别应用动量定理和能量守恒定律分程则有待进一步探讨研究。别对排风升压值进行推导。根据相关文献查阅，目前国内隧道通风研究1．1应用动量定理推导(同现行通风规范但考虑界尚未见对以上问题的详细研究资料，相关文排风口角度θ)［4］［5］献仅从理论上对相关公式进行推导，对现行由

5、于排风引起的隧道主洞压强增加值可按固基金项目:广东省交通厅重点科技项目，编号:2007－20。作者简介:温玉辉(1979．11－)，男，福建永泰人，工学硕士，注册土木工程师(岩土)。·43·2011年第4期广东公路交通总第118期体力学中的动量定理推导，选定图1中虚线区域1．2应用能量守恒定律推导为分析块体，则推导如下:Ar1·pr1－Ar2·pr2=ρ·Qr1·vr1－(ρ·Qr2·vr2+ρ·Qe·Ve·cosθ)取Ar1=Ar2=Ar;pr1－pr2=Δpe;Qr1=Qe+Qr2得到如下公式:Ar·Δpe=ρ·Qr1·vr1－［ρ·(Qr1－Qe)

6、·vr2+ρ·Qe·Ve·cosθ］经整理最终得出:图3排风示意图(基于能量守恒定律)Qeve·cosθQeρ2Δpe=2×Q[(2－v)－Q]·2·vr1(1)截取断面1和断面2，根据能量守恒定律有如r1r1r1下关系:式(1)为严格按固体力学动量定理推导出的1212排风升压理论计算公式。对该公式分析可发现，ρ·g·h1+p1+·ρ·v1=p2+·ρ·v2+Δp·ρ·g·h222在其他条件相同的情况下，若排风角度θ取值为式中Δp为断面1至断面2之间的沿程压力损90°时，则理论上此时的排风升压值Δpe最大;当排失和局部压力损失(为分流损失)，假定h1=h

7、2，则风角度θ取值为0时，则理论上此时的排风升压值12L1－212Δpe最小。有Δp=ξ1－2··ρ·v1+λ···ρ·v2;而2D2vr1假设ve=且Ae=Ar，则式(1)进一步简化如排风升压值Δpe=p2－p1，则可推导出如下公式:n12L1－212下:Δpe=(1－ξ1－2)·2·ρ·v1－(1+λ·D)2·ρ·v2(3)2(cosθ+1)2Δpe=[n－2]·ρ·vr1(2)对式(3)，确定分流压力损失及沿程压力损失n之后方可求解排风升压值Δpe。由以上公式可进一步得知，排风升压值Δpe与结合公路隧道排风道的几何尺寸并按现行隧道正洞风速vr1的平

8、方成正比;理论上与排风角《公路隧道通风照明设计规范》(JTJ026．1－1999