Capturing CO2 Emissions in the George C. Wallace Tunnel: A Case Study

This paper describes the design of a ventilation system to be paired with a carbon capture system. The ventilation system utilizes the geometry of the George C. Wallace tunnel, located in the City of Mobile, Alabama, USA to capture and redirect emissions to a direct air capture (DAC) device to sequester 25% of the total CO2 mass generated from inside the tunnel. The total CO2 mass rate for the westbound traffic between the week-day hours of 7 a.m. and 6 p.m. has been estimated between 2,300 to 3,000 lbs./hr. By sequestering these emissions, the overall surrounding air quality was shown to be improved to a level that mirrors that from the pre-US industrial era of 270 ppm.

The Application of Compulational Fluid Dynamics to Design of Vehicle Cooling Wind Tunnel

A computational fluid dynamics(CFD)calculation model for the airflow and heat transfer in an armored vehicle cooling wind tunnel is established.A practical method to determine computation region outside power train compartment,produce grid and ensure grid quality is put forward.A commercial software FLUENT can be used to obtain solutions numerically in 3-D space.Precision of CFD calculation results is verified.The CFD model is used in designing a vehicle cooling wind tunnel,and air flow resistance of fan blast baffle is calculated.The calculated results show feasibility of the CFD model and the method.

城市中长距离沉管隧道风机开启策略及污染物分布规律研究

城市内中长距离沉管隧道工程由于受到地质地貌条件的限制,可能存在W型复合坡度且中间不设置风塔的结构特点。针对城市内不设风塔的沉管隧道,其运营风机开启策略及污染物分布规律有待进一步研究。采用数值模拟,主要考虑隧道不同区段的阻滞(入口段、中间段、出口段及全线阻滞)和不同风机的开启数量(3、5、6、7组),来研究隧道内污染物分布规律。研究结果显示:1)随着风机开启台数的增多,隧道内顶部流速增大;2)在阻滞时,阻滞段对风机射流发展段的流场分布影响较为显著,增加隧道风机开启台数对阻滞段污染物体积分数的影响较小,主要影响非阻滞段的污染物体积分数;3)在隧道中心变坡点放置风机对隧道内流场分布以及稀释CO污染物的作用有限,原因是射流在坡度变化的影响下提早撞击隧道壁面,从而影响了射流的发展;4)隧道污染物容易在隧道后半段积累,因此在设计时应考虑在隧道后半段增设射流风机;5)通过综合分析类似工程出口CO体积分数后发现,目前国内规范所采用的CO体积分数设计标准较保守,容易造成资源的浪费。

开口回流式整车风洞风机尾流的流动控制

对风洞风机尾流进行流动控制,可以提高风机效率、优化流场品质,因此对于回流式风洞必须使用全局模型进行研究。建立风洞全流道仿真模型,并通过现有实测结果对仿真流动结构和速度分布进行对照验证。不同尾锥截断长度流动控制的仿真结果表明:尾流控制存在两种与近壁大涡结构密切相关的机理,一种是垂直背后分离流诱导的小涡结构与大涡相互作用,另一种是改变分离位置影响曲面分离流形成的大涡结构,两者均可影响大涡结构距离尾椎的距离,改变近壁剪切层速度分布,使得剪切层向内侧偏转,导致尾流低速区减小,提高主扩散段出口的总压,提高气流均匀性。引入涡流发生器后,气流绕过涡流发生器产生的小涡结构使得尾流大涡结构改变,主扩散段总压以及气流均匀性进一步改善。

某特长铁路隧道斜井转正洞施工通风方式研究

为研究铁路隧道施工通风的最佳方式,以某铁路隧道工程为依托,通过比较不同通风方式所需的风机功率及预计耗损电费选取最佳通风方式,同时利用Fluent软件对最佳通风方式进行数值计算,从而得出风流随距掌子面距离的运移规律。经过对通风方案的比选及数值计算,得出最佳通风方式为大功率串联压入式,其中3号斜井工区正洞段需要132×2kW的风机,4号斜井工区正洞段需要110×2kW的风机。3,4号斜井的斜井段和正洞段纵向风速变化规律均为先增大后减小最后趋于稳定,选取的风机型号可以满足通风需求。风带直径过大时会增加通风阻力,同时还会影响衬砌台车经过。考虑隧道实际施工情况,3号斜井工区斜井段风带直径选取1.8m,正洞段风带直径选取2m;4号斜井工区斜井段和正洞段风带直径均选取1.8m。

综合管廊电缆舱基于射流风机的局部通风方法研究

地下综合管廊长建设里程需求,廊内增设防火门使其电缆舱内的通风散热问题变得十分严峻.长度越长,管廊温度会逐渐升高,防火门增加会在管廊角落等狭小空间形成高温聚集区,均会阻碍管廊散热.采用局部通风的手段,目的是以较小的风量排除温度异常点,降低管廊全局通风换气量.运用数值模拟结合实验验证的手段对常规电缆舱与局部通风电缆舱在不同边界条件下进行比较,分析了局部通风策略的降温规律.结果表明:在同一总风量比例下增加换气次数可以强化风机控制区域的换热效果,且由于管廊总风量会与风机局部风量相互影响,一味增加总风量比例并不能明显改善管廊内温度分布.利用局部通风方法,电缆舱内降温幅度进一步增大,在局部区域会比常规电缆舱温度低2.58℃.局部通风方法能以较小的风量冷量达到与常规工况相似的降温效果,具备一定的节能优势.

过海区间隧道多风机组合排烟性能试验研究

为实现多通风机组合的隧道通风系统高效排烟,建立1:10缩尺试验模型,其工程原型为下穿青岛胶州湾的地铁1号线瓦贵区间隧道。基于试验模型,测定通风机功耗、行车道风速及静压,量化4种通风机组合及其运行参数对隧道内流场参数的影响,呈现出排烟口周边区域的气流滞止现象。气流滞止是惯性力与压差力平衡的表象。为了度量气流滞止效应,应用无量纲准则,推导出Eu数(Euler number)表达式。应用该表达式,比较了4种风机组合的排烟性能而得出,四通风机组合工况2排烟性能最高,三通风机组合工况4、工况3次之,而两通风机组合工况1排烟性能最低,这表明,开启抽出式通风机能显著提升系统通风排烟能力。

高速公路长大隧道轴流风机优化改造与轴承维护周期优化研究

随着路网交通量的增长,部分公路隧道已达到交通量设计峰值,通风设施面临高负荷运行、安全运行风险加大的现实问题。依托秦岭终南山公路隧道轴流风机修复改造工程,针对轴流风机动叶可调系统的故障率高、精度要求高且维修费用昂贵等问题,提出静叶可调替代动叶可调的修复改造方案,通过结构分析和调整实现叶片角度静止可调运行方式;针对电机轴承高故障率,采用双参数威布尔分布函数描述电机轴承的故障变化率,提出一种优化轴承维护周期的模型,应用于秦岭终南山公路隧道风机轴承维护计划。实验结果表明,改造后的轴流风机满足规范设计要求,运行效果良好。分析得到的隧道风机维护计划合理经济,保证轴承的可靠运行并充分发挥其使用价值。

基于实时监测的智能隧道风机调控方法研究与应用

在城市交通隧道通风管理中,为提升通风系统效率、改善环境质量,文中提出了一种基于实时监测的智能隧道风机调控方法。该方法可通过内置半经验物理模型预测污染物浓度变化趋势,并对隧道风机的启闭或频率进行模糊控制,同时通过机器学习不断迭代内置模型的相关参数,优化控制策略,可以为风机调控提供更精确的数据支持和智能化的控制策略。首先详细阐述了智能隧道风机调控方法的内容和工作过程,然后结合大连市典型公路隧道内的PM2.5实测数据,以大连湾海底隧道为案例,对该调控方法进行了经济性分析。结果显示,该方法能够降低通风系统的运行费用,具有很大的节能潜力。

基于反向漏风的地铁区间隧道并联通风机运行调节优化

为明确隧道运营期间并联通风机的调节依据,依托青岛地铁八号线大洋站至青岛北站区间隧道,搭建隧道通风系统模型。通过并联试验,测定了通风机变频频率、电功消耗值及相应风量,并以功率差值占比、通风效率为依据,探究并联通风机的反向漏风规律和最佳频率匹配范围。结果表明:由于管网结构的影响,并联通风机反向漏风存在抑制临界点;为避免反向漏风,并联通风机变频调速处于额定转速的30%~50%、>50%~70%、>70%~90%时,其功率差值占比不宜大于1.6%、6.1%、17.6%;并联通风机同型号同频率运行时,通风效率不一定最优,要使并联通风机增效减耗运行,风机变频调速宜处于额定转速的70%~90%且功率差值占比≤6%。频率匹配范围的确定可为隧道运营期间并联通风机的变频调节提供参考。

城市综合管廊通风系统阻力计算探讨

通过理论分析的方法,推导出适合综合管廊通风设计人员直接使用的摩擦阻力计算式。然后根据综合管廊纵向通风的特点,结合相关资料给出适用于综合管廊通风系统的局部阻力系数取值,完善了城市综合管廊通风系统阻力计算方法。最后,对常见的400 m通风区间综合管廊实例进行了计算分析,发现许多工程实践中风机风压的选型偏大,应适当降低。该理论计算方法同样适用于其他单一舱室及其组合的情况,可为类似工程设计提供参考。

带上盖开发隧道通风流场特性及射流风机偏转角度研究

带上盖开发的隧道结构复杂,通风流场紊乱,隧道运营通风能力难以得到保障。揭示这类隧道的通风流场特性,优化隧道风机布置参数具有重要意义。以广州市某珠江过江隧道工程为背景,利用数值模拟方法,探究不同风机偏转台数、偏转角度工况下隧道通风流场特性、风机升压能力。结果表明:带上盖开发隧道风机安装位置受限、复杂结构通风阻力大,导致隧道通风流场分布不均,风机升压能力较差,风机难以提供可靠的运营通风能力;带上盖开发隧道设置3台吊顶式风机时,通过合理的设置风机偏转台数和风机偏转角度,能够稳定隧道通风流场,提高平均风速,优化隧道内通风效果;当3台吊顶式风机全部偏转布置或风机偏转角度大于5°时,虽能增大未安装风机一侧的通风风速,但会导致射流分布不均,安装风机一侧风速降低,过多射流偏转也将携带更多动能撞击隧道壁面,导致射流遭受的能量损失增大,不利于隧道通风流场的稳定;采用2台吊顶式风机偏转2°~5°布置时,此时隧道内流场分布均匀,射流风机升压系数为0.7~0.8,隧道内风机射流阻力损失约28~29 Pa,可提升风机升压力,减小风机射流阻力损失,利于带上盖开发的隧道运营通风。研究结果可为优化带上盖开发隧道射流风机布置方式和保障运营通风效果提供参考。

基于高仿生形态布局的仿鸽扑翼飞行机器人系统设计

针对现有扑翼飞行机器人存在的飞行形态与实际鸟类相差较大,以及翅膀、尾翼布局和俯仰、转向控制方式仿生度较低的问题,提出一种形态布局与鸽子相仿的扑翼飞行机器人系统设计及实现方案.通过设计弧面-折翼-后掠翅膀、仿鸟扇形尾翼以及尾翼挨近翅膀后缘布置的布局方式,使扑翼机器人飞行形态更加接近真实鸟类,提高扑翼机器人的形态仿生度.在此基础上,设计结合下扑角调控无需尾翼大角度上翘的俯仰控制方式,以及不依赖于尾翼的翅膀收缩转向控制方式,在提高仿生度的同时保证飞行控制的有效性.在具体设计过程中,首先参考鸽子翅膀型式选择不同类型翅膀并进行风洞测试,确定出下扑角变化时仍能保持较优升推力性能的翅膀设计方案;其次,对各种尾翼型式进行分析和比较,结合鸽子尾翼特点进行仿鸽尾翼及俯仰、转向控制机构设计,并通过风洞测试验证;最后,设计飞控系统并装配整机,进行外场飞行测试,验证仿鸽扑翼飞行机器人平台的稳定性和可控性.

病害严重隧道补充安装射流风机方案研究

某隧道运营期间因结构病害拆除原风机后需补充安装一组新风机,对原风机位置衬砌病害进行了调查和原因分析,结合各衬砌结构病害情况对补充安装风机的位置进行了比选,通过粘贴钢板加固衬砌结合锚杆悬挂预埋件的方式解决了新位置安装风机的需求,通过相关验算验证了方案的可行性。

小型风洞实验设计与布局方法的优化

考虑到小型风洞实验在航空航天、汽车制造等领域中的应用,结合理论及实际应用,指出小型风洞在设计和布局中存在的问题,包括设备尺寸及空间利用率、流场均匀性、桨叶设计及整流罩布局等,通过一系列的优化方法,如调整风洞尺寸、采用高效率风扇、改进导流片设计提高实验的准确性及效率,为风洞实验提供稳定准确的环境,促进风洞技术的发展。

高速公路隧道通风设计

高速公路隧道通风是高速公路的重要组成部分,其光线变化大、视野不清、空间环境狭窄隧道是高速公路上的特殊路段存在潜在的交通事故危险。对设计要求越来越高,下面就结合凯里环城高速北段通风设计的设计思路和方法进行分析研究。因此以项目通风设计标准、通风设施与其他设施的信息控制、风机的选型等几个方面来作为高速公路隧道通风设计的重点进行分析。

铁路分岔隧道典型火灾条件下射流风机选型计算研究

该研究提出针对铁路列车火灾在分岔隧道段的排烟分区划分方法,并进行相应的风机匹配计算。通过PyroSim软件进行数值模拟,对火灾在分岔位置上下游的不同位置进行相应的烟气通风控制,验证排烟分区划分方法的可行性。研究结果对于复杂铁路分岔隧道部位通风排烟系统的设计具有实际的参考价值。

隧道L型斜井施工期通风系统配置优化

针对隧道L型斜井的施工期通风问题,以某隧道为依托工程,采用数值模拟软件对L型斜井隧道进行模拟,分析不同风机组合下的通风效果,并对L型斜井进行通风优化。研究结果表明,施工期通风系统初选需风量为3491m^(3)/min,风压为5230Pa,考虑到斜井线型为L型,对三种满足初选要求的方案进行比选,模拟发现2×160kw风机的通风效果较好,但出口断面处CO的平均浓度为4.072×10^(-5)m^(3)/min,仍不符合规范。在此基础上进行优化,在转角处设置1台75kw的局扇,优化后出口断面CO的平均浓度为3.25×10^(-12)kg/m^(3),满足规范要求,建议该工程选用2×160kw(风机)+1×75kw(局扇)通风方案进行斜井通风。研究成果可为类似工程施工期通风方案的确定提供参考。

高海拔地区隧道施工通风风量计算及风机选型研究

高原地区由于海拔高度的增大,空气性质及部分有害气体毒性较平原地区发生了较大变化,施工通风难度比常压下增大很多,不能以平原地区的通风技术进行简单照搬。对海拔高度与空气性质的关系,高原隧道施工通风需风量计算,高原地区通风阻力变化及风机选型进行了分析。结果表明,高原地区的施工通风风量计算应考虑不同海拔高度时有害气体的体积膨胀及浓度限值,进行风机选型与通风阻力计算时应根据高原空气密度与平原地区空气密度的比值进行修正,该结论可为高原隧道施工提供借鉴和参考。

三车道公路隧道射流风机设置位置研究

射流风机的升压效果不仅与风机本身的性能有关，还与风机位置等外部条件有关。运用大型通用CFD软件对三车道公路隧道中射流风机的射流场进行模拟，并根据计算结果确定公路隧道中射流风机的合理安装位置。结果表明．射流风机的纵向影响距离在200m范围内，当风机纵向间距大于100m时即可获得理想的升压效果。为了减小两股射流之间的干扰及隧道壁面的影响，一组中两台风机的净距应在2～5d（d为风机直径）之间，最佳净距在3-4d之间。