关于隧道纵向通风一些探析

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1、关于隧道纵向通风一些探析　　摘要：公路隧道的通风设计是隧道总体设计的重要环节之一，合适的通风方案设计应综合考虑到通风效果、施工难度、设备投入、运营成本等因素。针对隧道纵向通风，选取一个隧道区段，用Fluent软件模拟分析风流在隧道不同断面内的分布情况，并将风机倾斜不同角度，分析其对通风效果的影响。关键词：公路隧道；纵向通风；Fluent软件；风机中图分类号：X734文献标识码：A文章编号：1前言近年来，我国公路交通事业迅猛发展，随着高速公路向山区延伸，公路隧道工程建设也日益增多，已经出现了许多中长隧道甚至特长公路隧道。在整个公路隧道的建设中，通风方案的

2、优劣及运营效果的好坏，将直接关系到隧道的救灾工程、运营环境等。我国逐步重视公路隧道的通风设计问题，交通部近年相继发布了相关规范，这对我国的公路隧道运营通风设计起到了很好的规范和指导作用。但在具体通风设计中还存在许多需要进一步探讨的问题。2纵向通风隧道内的风流是怎样的？5在Fluent中采用二维模型进行模拟，取隧道的一区段，用长250m，高10m的矩形进行模拟，风机用长2m高1m的矩形进行模拟，风机设置于隧道中部，其外壳上部中点距隧道拱顶0.2m。当风机轴线与隧道轴线平行时，从图1和图2可以看出，在风机后面的断面内流速分布比较均匀，而在风机附近及前面则比

3、较紊乱，在风机前面同一断面上部的空气流速明显高于下部，个别区段近路面处的流速几乎接近零，但考虑到隧道内行使车辆的交通风作用，此段的空气会得到替换而不会影响通风效果，随着距离的延伸这种现象逐渐减弱，隧道横断面内的风流趋于平稳。公路隧道纵向通风中，射流风机一般设置在隧道拱部，其风速一般为25m/s～30m/s，远高于隧道断面的平均流速，再加上风机距离拱顶衬砌较近，所以形成明显的贴壁射流（图1）。在贴壁射流状态下，较多能量消耗在高速流体与衬砌壁面以及高速流体与低速流体之间的摩擦中，转化为热能，从而降低通风效率，因此如果将风机出口略向下斜，使其与隧道轴线成一定

4、夹角，则可以降低能量损失，提高通风效率。但如果风机出口向下倾斜角度过大时，由于风机断面的风速较高，高速风流会以一定的夹角冲到隧道内路面上，并且风机射出的风的方向与隧道断面的风夹角过大时对其合流的影响也会比较大，再加上风机进气口会受到影响，这样又会降低通风效率，所以倾斜角度的选择很关键。图153数值模拟射流风机不同倾斜角度时隧道的通风状况为降低能量损失，提高通风效率，采用Fluent软件模拟隧道的纵向通风的一个区段以确定合理的风机倾斜角度。在Fluent中采用二维模型进行模拟，取隧道的一段，用长250m，高10m的矩形进行模拟，风机用长2m高1m的矩形进

5、行模拟，风机设置于隧道中部，其外壳上部中点距隧道拱顶0.2m。隧道两侧均取标准大气压，风机出口风速取为25m/s，然后分别使风机倾斜不同角度进行数值计算（结果如表1所示），取隧道进出口的平均流量最大时的角度为最佳角度。表1风机倾斜不同角度时的隧道进出口流量由表中可以看出，当风机倾斜角度小于4°时，隧道进出口断面内的平均流量隧角度的增大而增大，这是由于风机轴线与隧道轴线不再平行后，从风机射出的高速流体与衬砌壁面以及高速流体与低速流体之间的摩擦减少，所损耗的动能减少，所以隧道断面的平均流量有所增加，但当倾斜角度大于4°时，由于从风机射出的风流的方向与隧道断

6、面内的风流方向夹角增大（图2），对其合流的影响增大了，另外，高速风流甚至直接冲到路面上，再加上风机进风口朝上倾斜对风机进气的影响，所以隧道进出口断面内的平均流量隧角度的增大而减小。就上面这个案例的分析来看，4°是合适的倾斜角度。5图2风机向下倾斜10°根据表及以上分析可知，将风机出风口向下倾斜一定角度对通风是有利的，在其他条件不变时，可使风量增大2%左右，所以，使风机适当倾斜使其轴线与隧道轴线成一定夹角是有必要的。同理，对于曲线隧道，风机除了应向下作适当倾斜外还应视隧道曲线半径及隧道断面的具体情况将风机朝曲线内侧作适当的偏转。结论由上面的分析可知，采用

7、纵向通风方式的隧道内的风流在风机附近及前面比较紊乱，呈现上快下慢的状态，由于风机靠近拱顶且射出的风远高于隧道内的平均风速，所以会形成贴壁射流现象，高速流体与衬砌壁面以及高速流体与低速流体之间的摩擦中消耗了部分动能，转化为热能，若将风机向下倾斜一定角度，则会有所改善，但由于不同隧道的断面大小、形状、壁面粗糙度以及风机型号和设计通风速度的不同，倾斜角度应该具体问题具体分析，另外，对于曲线隧道，在安装风机时还要根据隧道曲线半径及隧道断面的具体情况将风机朝曲线内侧做适当的偏转。参考文献：[1]袁雪戡，蒋树屏，谢永利等.秦岭终南山特长公路隧道关键技术研究[M].

8、北京：人民交通出版社，20105[2]余伟.谈公路隧道通风设计[J]．山西建筑，2012，（8