小净距隧道群洞口污染物窜流问题多因素研究

为了考虑小净距隧道群由于洞口之间纵向及横向交叉污染对特长隧道需风量及通风系统设计的影响,采用标准k-ε双方程紊流模型和组分传输方程组,通过计算流体力学软件FLUENT模拟分析了小净距隧道群在不同双洞间距、上下游隧道间距下和山谷自然风作用对上述扩散问题的影响,并采用最小二乘法拟合了污染物横向窜流量、纵向窜流量的计算公式,最后采用1∶40缩尺模型试验结果验证了公式的可靠性。研究表明:当隧道出口风速和污染物浓度一定时,隧道双洞横向间距、上下游纵向间距和山谷自然风速的变化对隧道洞口污染物浓度有重要影响,在隧道通风系统设计时,应充分考虑这些因素。分析表明:在进行小净距隧道群需风量计算时,可将自然风速为5 m/s时的横向窜流量作为最大窜流量,增大双洞横向间距可以减小污染物的横向窜流量;对于年平均风速大于4 m/s的地区,若上下游纵向间距超过30 m,可不考虑上下游隧道之间污染物的纵向窜流量。

特长隧道群污染物窜流规律及新型通风方式研究

特长隧道群洞口多位于峡谷中,上游隧道污染物易扩散至下游隧道造成二次污染并大大增加下游隧道的通风负荷。为掌握特长隧道群毗邻隧道的污染物窜流问题及影响,以浙江省景文高速公路工程叶麻尖特长隧道群为依托,建立流体力学分析模型,以CO为示踪污染物,分析隧道洞内外温差、峡谷风速和进出口风速比等因素对窜流比的影响。分析表明:隧道出口污染气流与环境温差越大,或者峡谷风风速越大,或者隧道进出口风速比越小,则窜流比越低;不利工况下,叶麻尖隧道左、右线隧道的窜流比分别约为58.8%和55.9%。最后,针对叶麻尖特长隧道群提出了竖井送排风+互补风道分流+射流风机的新型绿色节能通风方案。

地形对连续隧道洞口间污染物窜流的影响

隧道上下游洞口间距较短时,从上游排出的污染空气来不及完全扩散便又被吸入下游隧道,造成二次污染,这种现象被称作污染物窜流,会降低通风效率增大运营成本。此前研究较少涉及地形对窜流的影响,本研究采用CFD数值模拟方法建立连续隧道模型,对不同深度山谷以及不同坡角山坡下的污染物窜流情况进行模拟分析。结果表明山谷存在时窜流现象有所减弱,在间距250m时10m深山谷使窜流比相对减少13.30%,而山谷深度对窜流影响不大;设置明洞结构时山坡对窜流基本没有影响,不设明洞结构时山坡对窜流的影响可近似考虑为纵向间距变化造成的影响。

山壁倾角对连续隧道群洞口间污染物窜流的影响

隧道上下游洞口间距较短时,从上游排出的污染空气来不及完全扩散便又被吸入下游隧道,造成二次污染,这种现象被称作污染物窜流,会降低通风效率增大运营成本。此前研究主要针对纵向窜流和横向窜流单独发生的情况,并且普遍将山体简化为垂直平面。本研究采用CFD数值模拟方法建立连续隧道群模型,对不同山壁倾角下的污染物窜流情况进行模拟分析。结果表明连续隧道群洞口间污染物窜流存在一种不同于纵向窜流和横向窜流的形式,并且增大山壁倾角能明显减少窜流量,当山壁倾角从0°增大到60°,窜流比从79.2%下降到67.7%。

某沉管隧道洞口减光建筑通风特性分析

沉管式隧道洞口的减光建筑可显著改善、减缓驾驶人进出洞口时的明暗交替视觉冲击,其设计除要满足视觉适应需求外,还应兼顾隧道通风效果。为此,建立了SST-组分运输模型,通过室内相似试验对模型进行了验证,并以某海底沉管隧道为研究对象,分析洞口减光建筑不同设计参数对进出风流的影响,得到减光建筑通风特性及污染物窜流规律:1)设置中间隔墙可保证进口有效吸入新鲜空气,使污染物窜流率从67.2%降低至17.7%;2)减光建筑长度较小时,出口风流更易进入进口,对其造成污染,其长度较大时,风流沿程损失增加,减光建筑长度存在最优值;3)减光建筑两侧边墙镂空,可有效减少出口风流中污染物对相邻进口的二次污染,同时降低风流压损,提高通风效率。