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公路隧道复杂通风网络分析技术研究

作　者: 仇玉良
导　师: 谢永利
学　校: 长安大学
专　业: 道路与铁道工程
关键词: 公路隧道 通风技术 网络理论 计算程序 现场测试 数值仿真
分类号: U453.5
类　型: 博士论文
年　份: 2005年
下　载: 742次
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内容摘要


我国公路隧道建设近10年来发展迅速,可谓日新月异。随着隧道的长大化发展,通风技术的难度和要求也日渐提高。本文依托陕西秦岭终南山特长公路隧道(单洞长18020m)、甘肃新七道梁公路隧道(单洞长4000m)及湖南雪峰山公路隧道(单洞长7000m),对公路隧道通风技术进行研究,并开发编制了公路隧道通风网络计算程序。 对于世界上日益采用的竖(斜)井分段式通风,日本最长的关越隧道竖井数量为2座、东京湾海底隧道竖井数量为1座,世界最长的挪威莱尔多(Laerdal)隧道竖井数量为1座,世界上3座以上竖井送排式通风的公路隧道只有我国台湾地区的坪林隧道(3竖井分段、单洞长12900m),而单洞长18020m的秦岭终南山公路隧道可谓世界规模之最,其通风比选方案包括3竖井分段、4竖井分段、利用铁路平导列车活塞风、小竖井群无动力通风等众多复杂方案,因而其通风系统研究具有极其重要意义。 针对复杂公路隧道通风系统的计算难点,本文引入通风网络分析理论,建立了公路隧道送排风口的压力计算网络数学模型。模型建立中,在风口局部和回路中引入动量定律,分别推导出送风口正向、送风口反向、排风口正向、排风口反向的通风升压力(阻力)计算公式,建立了送排风口网络模型,很好的解决了送排风口风流的方向性模拟,尤其是送风口高速喷射气流的升压力网络仿真问题。该模型使通风网络分析技术应用于公路隧道竖井送排式通风仿真计算时,模拟工况与实际状况更为接近。 对于深埋隧道,竖井深度高达数百米,地热温度对通风动力影响显著,本文建立了较为完善的通风网络地热模型,可以较好的反应包括地温热位差、洞口超静压差等自然风因素对公路隧道通风系统的贡献作用。 深竖井公路隧道火灾时期的防灾救灾通风亦是通风设计和通风计算所关注的重点,火灾高温烟气在深竖井内会产生很强的火灾风压,本文建立了公路隧道火灾风压随通风速度等因素而变化的动态通风网络火灾模型,可较好的实现隧道火灾时期,火灾发生点节流效应、火灾污染区浮力效应等火灾区段风压的动态模拟。 本文在系统研究公路隧道通风技术特点的基础上,建立了包含自然风阻模

全文目录


第一章 公路隧道通风技术概述  11-20
  1.1 我国公路隧道建设回顾  11-12
  1.2 公路隧道通风技术发展历程  12-16
  1.3 国内外研究概况  16-18
  1.4 本文研究内容与进展  18-20
第二章 复杂多竖井纵向通风技术  20-35
  2.1 复杂纵向通风问题的提出  20-21
  2.2 纵向通风常规计算方法  21-24
  2.3 复杂多竖井条件下的通风计算  24-29
  2.4 纵向通风计算的Matlab/Simulink动态仿真  29-35
第三章 通风网络理论及其应用  35-47
  3.1 矿井通风网络理论概述  35-36
  3.2 通风网络基本理论  36-43
  3.3 通风网络理论在公路隧道通风中的应用  43-47
第四章 通风网络数值模型建立  47-64
  4.1 送排风口压力模型  47-54
  4.2 自然风压模型  54-58
  4.3 火灾工况压力模型  58-62
  4.4 隧道通风网络整体模型建立  62-64
第五章 复杂公路隧道通风网络仿真程序  64-77
  5.1 风量迭代式  64-67
  5.2 风量迭代系数求解  67-71
  5.3 仿真程序开发  71-75
  5.4 程序功能与程序说明  75-77
第六章 秦岭终南山隧道部分通风参数现场测试  77-102
  6.1 概况  77
  6.2 喷混凝土衬砌风阻系数测试  77-86
  6.3 隧道贯通后地温场分布测试  86-98
  6.4 隧道洞口气候条件测试  98-102
第七章 通风系统局部数值仿真  102-109
  7.1 引言  102
  7.2 局部模型建立  102-104
  7.3 计算结果分析  104-109
第八章 秦岭终南山特长公路隧道通风计算  109-126
  8.1 通风系统简介  109-112
  8.2 纵向通风计算分析  112-116
  8.3 通风网络反算分析  116-118
  8.4 通风网络正算分析  118-126
第九章 总结与建议  126-131
  9.1 主要研究进展  126-130
  9.2 进一步工作建议  130-131
参考文献  131-135
攻读博士学位期间发表的论文  135-136
致谢  136

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 隧道工程 > 隧道建筑物与设备 > 通风、通风设备
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