基于双段求解的高精度浮尘离散模拟方法与应用

对掌子面爆破后隧道内浮尘时空演化特征进行动态模拟求解时引入数值逼近模型拟合出浮尘的初始排放量,在此基础上根据隧道实际工况提出了双段离散求解的数值模拟方法,解决主观赋值及精确求解的问题。以贵州某在建隧道为研究背景,利用有限元Ansys-Fluent软件离散模式对浮尘的动态时空浓度场进行双段求解计算,一阶段对静风状态下浮尘浓度梯度上的弥散进行模拟,二阶段对机械通风条件下浮尘的随流扩散进行模拟。研究结果表明:通风试验周期内沿程采样点模拟数据与实测数据的最大误差百分比为13.67%,随机采样点最大误差百分比为12.39%;采用双段模拟求解法对其他两座风筒拱顶布局、台阶法开挖的在建隧道进行了浮尘动态模拟,各随机采样点上误差百分比均控制在11%以内。相关数据表明双段模拟求解法具有普遍适用性,不同工况下均可有效保证模拟数据的低误差百分比,双段模拟求解法可作为掌子面爆破后浮尘动态演化的一种新型高精度模拟应用方法。