寒区隧道围岩初始温度场及保温材料对非稳态温度场的影响

本研究利用商用模拟软件FLUENT,分别使用非稳态初始条件和均温初始条件,对寒区隧道围岩内温度场随时间的变化特性进行了模拟仿真,表明隧道围岩的初始温度场分布对准确模拟寒流导致的围岩温度分布有重要影响。分析了不同保温层材料对隧道围岩结构温度分布的影响,由于三种保温材料的热导率均比较小,5 cm厚保温层后的围岩温度相差不大,但是5 cm厚保温层不足以保证所依托隧道结构不发生冻害;需要根据寒区隧道的气象条件铺设主动加热带,从而有效防止冻害现象的发生。

公路隧道消防管道保温措施研究

为分析隧道消防管道温度场的影响因素,探索一种节能、高效的保温措施,以金盆湾隧道为工程背景展开研究。首先,采用理论计算与三维数值模拟仿真相结合的方式,对比分析电伴热系统及微压循环定点加热系统的消防管道保温特点。然后,通过消防管道在稳态传热情况下的理论计算,分析能量消耗的影响因素和大致范围。最后,利用计算流体力学软件Fluent模拟计算了隧道内消防水管在突遇寒流后几天内的非稳态温度场。研究结果表明:1)电伴热系统与微压循环定点供热系统所需的能耗基本相同;2)外界冷空气通过消防水管管廊盖板之间的缝隙侵入消防管廊,降低了消防水管附近的温度,增加了散热损失,因此有必要减少消防管廊盖板之间的缝隙;3)理论计算能够快速简单地得到辅助加热所需的功率,而数值模拟仿真计算能够考虑非稳态传热过程及更多结构细节引起的辅助加热功率变化。

寒区隧道排水沟出口防冻设计研究

寒区隧道排水沟出口防冻设计是隧道排水系统设计的重要组成部分,为保证寒区隧道排水沟出口冬季不冻不堵、排水通畅,结合理论分析、现场测试和工程实践,介绍了寒区隧道排水沟出口型式以及设计要点;并针对隧址区气象环境、流速流量和保温措施等影响因素,利用数值模拟方法研究了掩埋式排水沟及端墙式排水沟出口的防冻措施有效性。研究表明,在寒冷地区,端墙式隧道排水沟防冻出口比掩埋式出口具有更好的防冻效果以及更广泛的适用性,同时也为排水沟检查与养护提供了便利条件。