Fluent系统在隧道通风方案设计书中的应用Word文档下载推荐.docx

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隧道按双向车道高速公路标准建设；

隧道净宽10.5M，限高5M；

设计车速80公里/小时，总投资10亿元。

该公路隧道的特点:

是我国南部重要隧道；

是第一座由我国自行设计、自行施工、自行监理、自行管理，建设规模较大高速公路隧道；

采用通风竖井是目前世界较为常见的竖井通风工程，隧道共设置1座通风竖井，井深300M，竖井直径达10M，设置了非常完备的监控和防灾救援系统。

从隧道的通车来看，隧道禁止大货车或载放危险物品、燃料等车辆进入隧道，从某种程度上就是为了保证隧道的安全性。

此外，隧道里面的监控系统会24小时运转，一旦发生险情便能及时自动报警，进入应急状态并实施应急预案。

除此之外，隧道里面还专门设置了消防高温排烟系统。

通风系统的设计是在非火灾情况下采用竖井吸出式纵向通风，以避免对洞口大气环境造成污染，且废气排放集中处理，经过环保审核，可以满足环保的要求。

该高速公路隧道的建成，对完善国家和东南部公路网络结构，突破南北交通屏障，改善我国东南交通运输，构建和谐社会，推进长三角和珠三角的经济交流，加快实施长江经济圈和珠江经济圈政治、经济、金融、文化技术交流具有重大的战略意义。

同时，对推动我国高速公路特长隧道建设具有重要意义。

该隧道能够彻底改善东南地区的交通现状，增强长三角的经济辐射力，极大地促进东南地区经济发展和产业结构的升级，建设东部强省具有重大的政治意义。

3、通风设计思想的提出

随着高等级公路的不断发展,山区隧道也越修越长。

从目前的工程实践来看，5km以上的特长隧道如不采用分段式纵向通风,洞内风速很可能超过《公路隧道通风照明设计规范》（JTJ026.1-1999）的规定（10m/s）。

另外，如果发生火灾时,隧道内的排烟路径不能太长，应尽可能分段通风、分段排烟,而实现分段通风的最主要手段就是设置通风井。

在公路隧道通风井的选择上,竖井可以大大减小通风阻力，从而降低通风运营费用,所以从国内外的发展趋势来看,越来越多的隧道工程通风井选择了竖井。

该公路隧道全长5.2千M，为单向隧道。

根据《公路隧道通风照明设计规范》。

为控制隧道内的风速小于10m/s，应采取竖井式通风，经工程计算表明，当设置一个通风竖井时，满足隧道内风速小于10m/s的设计规范。

考虑本隧道竖井功能为运营通风竖井，因此井位的选取中主要考虑通风区段的划分、通风阻力、工程地质条件、水文地质条件、地形条件等因素。

通风区段的划分主要根据通风计算，使不同通风区段内满足各种工况下的通风要求；

通风阻力的分析应以不同井位的通风计算结果为依据。

工程及水文地质条件影响，主要考虑竖井应选择在地质条件较好，含水量较小的岩层中；

地形条件主要考虑影响竖井的深度，地表水的影响、建井场地、施工便道等因素。

隧道竖井形式确定中主要影响因素为：

环境影响、井位条件、施工工期、施工干扰、运营费用、土建费用等。

经综合考虑，本隧道选取单竖井方案。

4、设计依据

本工程设计的主要依据是中华人民共和国交通部于2000年1月7日颁布的《公路隧道通风照明设计规范》；

《工业通风设计手册》等。

主要依据如下：

4.1通风方式：

根据规范要求。

双向交通隧道符合式：

式中：

L为隧道长度（m）

N为每小时通车量（辆/h）

时宜采用机械通风。

单向交通隧道符合式：

根据一级公路的通车量标准，设该隧道通车量N等于300辆/小时。

隧道长度为。

根据单向隧道的通风方式设计标准，L×

N小于，故可采用自然通风。

4.2设计风速：

单向交通的隧道设计风速不宜大于，特殊情况下可取。

本工程采取竖井式通风设计，控制风速为。

4.3设计浓度：

采取纵向通风时浓度可根据下表取值。

表4-1：

设计浓度

隧道长度

1000

3000

（ppm）

300

250

考虑交通阻滞时可取300ppm。

根据以上规范，的设计浓度取值300ppm。

4.4需风量设计：

稀释需风量计算公式：

——隧道全长稀释的需风量；

——隧道全长排放量；

——标准大气压，取值101.3kpa；

——隧址设计气压；

——隧道夏季设计温度。

根据一级公路的排放量标准计算，该隧道取值为；

取值为98kpa；

取值为298K。

经计算得值为。

4.5稀释烟雾需风量设计：

依据公式：

——隧道全长烟雾排放量（）；

——烟雾设计浓度（）。

根据一级公路隧道烟雾排放标准，通车量为300辆/h的为。

车速为80km/h时取值为。

经计算得需风量。

5、gambit建模及fluent仿真模拟器中的参数设置和调试过程介绍

5.1应用gambit建立系统结果模型：

由于隧道长高比太大，不利于全程隧道的模型建立，所以截取隧道内竖井通风处长30m、宽10.5m、高5M建立结构模型。

具体步骤如下：

（1）利用gambit确定隧道模型的点。

通过对所构想的模型进行分析，确定每个点的三维坐标，在gambit中逐个输入点的坐标，从而确定点的位置。

如图：

图：

5.1

（2）利用gambit将所确定的点形成线。

在gambit中点击输入线条按钮，确定输入直线，在按住键盘shift键，奖所要连成线的点连成线。

需要输入曲线或圆弧时，将输入对象改成曲线或者圆弧即可，也可用鼠标选入相应点，点击apply。

（3）利用gambit将所形成的线形成面。

将输入状态切换到面的输入。

类似于点形成线，按住shift，选中需要形成面的线条，点击apply形成相应平面或曲面。

5.2

（4）将形成的面形成体。

将所要形成体的平面或者曲面按住shift选中，形成相应的体，本模型共形成两个体，在去掉两体公共部分，形成一个体。

（5）形成体网格。

设置形成体网格的大小为0.5，点击apply形成体网格。

5.3

（6）设置模型的边界及流体的进出口。

设置模型的左端为进口，竖井上端，和隧道右端为出口。

其余为边界。

5.2fluent仿真器的设置和试调：

（1）导入网格：

读入网格（zhangfan．msh）

File→Read→Case

读入网格后，在窗口显示进程

（2）检查网格：

Grid→Check

Fluent对网格进行多种检查，并显示结果。

注意最小容积，确保最小容积值为正。

5.4

（3）设置边界条件：

Define→BoundaryConditions

5.5

（4）采用湍流模型。

Define→Models→Viscous

5.6

（5）设置重力加速的：

Define→OperatingConditions。

5.7

（6）使用默认初始化值：

使用默认初始化值，初始化，Solve→Initialize→Initialize

5.8

（7）打开监视器：

solve-monitors-residual；

弹出对话框后选中plot，点击ok。

5.9

（8）运行计算：

Solve→Itera，设定NumberofTimeSteps为100；

点击Itera

5.10

（9）显示流场图像：

display-vectors；

弹出对话框后选中边界，点击apply。

5.11

六、通风设计说明及有关截图

（1）根据有关规范，所设计出的隧道采用竖井自然通风方式，风速为8m/s。

在模型设计时为保证长、宽、高的比例，故去长为30m的竖井段作为模型建立的依据。

通过所截隧道建立的模型三视图：

6.1

为使模型在fluent中显示的流场能更充分地反应流场状态，又考虑到电脑运行问题，所设计的网格大小为0.5。

（2）迭代100次所得的残差图：

6.2残差图

（3）为了了解流场中流体流速的大小及方向，所得流体速度矢量图：

6.3速度矢量图

从图中可以看出流体从进口处进入后，在隧道通风竖井处分成两个方向，一个方向从隧道出口流出，另一个方向从通风竖井处流出。

（4）所得流场压强图为

6.4压强图

从图6.4可以看出在流体在竖井处由于流体流速较大，故而压强较小。

（5）所得流体流线图为

6.5流线图

从流体流线分布图可以看出，在通风竖井靠入口处形成漩涡，不利于流体的通风。

七、总结

从所建模型模拟流场状况看，流体流动分布合理，符合隧道设计的要求。

但考虑到通风竖井更好地通风，减少流体产生漩涡流动，阻碍隧道的通风效果。

故而可以将通风竖井靠近隧道顶部部分可具有一定倾斜度，这样有利于流体的通风流畅。

当然，在具体工程中还应该考虑地形地貌特点。

在此次利用gambit建模和fluent仿真器进行流场仿真的过程中，进一步了解了这两款软件的使用。

加深巩固了理论课程上所学到的基本理论知识。

版权申明

本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理。

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