272射流風(fēng)機(jī)安裝高度對污染物擴(kuò)散的影響

1、射流風(fēng)機(jī)機(jī)安裝高高度對污污染物擴(kuò)擴(kuò)散的影影響鐵道第三三勘察設(shè)設(shè)計(jì)院集集團(tuán)有限限公司 高輝西南交通通大學(xué) 陳壽壽根 敬成君君中鐵二二局 楊楊家松摘要：本本文應(yīng)用用國際通通用計(jì)算算流體力力學(xué)軟件件fluuentt模擬分分析了錦錦屏水電電交通輔輔助洞BB線最遠(yuǎn)遠(yuǎn)端橫通通道處射射流風(fēng)機(jī)機(jī)安裝高高度對污污染物（cco）擴(kuò)擴(kuò)散的影影響，通通過計(jì)算算污染物物濃度和和氣流速速度的分分布，發(fā)發(fā)現(xiàn)污染染物濃度度和風(fēng)速速在風(fēng)機(jī)機(jī)出口前前約2550m處處趨于穩(wěn)穩(wěn)定；當(dāng)當(dāng)射流風(fēng)風(fēng)機(jī)安裝裝位置較較高時，污染物主要集中在隧道的上部，且空氣以相對較高的速度同樣在隧道上部流動，隨著風(fēng)機(jī)安裝位置的增高隧道內(nèi)工作區(qū)的空氣質(zhì)量將有明

2、顯的改善。關(guān)鍵詞：射流風(fēng)風(fēng)機(jī) 污污染物 通風(fēng) 數(shù)值模模擬1.引言言 隧道中中的風(fēng)機(jī)機(jī)射流是是一種有有限空間間的紊動動射流，與與通常的的自由射射流有極極大的不不同，同同時它還還具有多多股平行行并列，多多組縱向向串聯(lián)，以以通風(fēng)氣氣流為伴伴隨流動動等特點(diǎn)點(diǎn)，是一一種特殊殊而復(fù)雜雜的射流流形式1。射流以以初始速速度Vjj進(jìn)入通通風(fēng)速度度為Vrr的隧道道空間，在在風(fēng)機(jī)出出口處，射射流與隧隧道氣流流之間形形成切向向間斷而而產(chǎn)生旋旋渦，使使射流微微團(tuán)產(chǎn)生生橫向脈脈動而與與隧道氣氣流進(jìn)行行動量交交換、質(zhì)質(zhì)量交換換23。這種種“卷吸”作用，使使射流范范圍擴(kuò)展展、流量量增加、速度減減小、壓壓力上升升，形成成射流發(fā)

3、發(fā)展過程程。與此此同時，伴伴隨流動動范圍逐逐漸減小小，壓力力同步上上升，整整個隧道道氣流沿沿著縱向向呈現(xiàn)一一種漸變變的、非非均勻的的逆壓流流動，直直至射流流發(fā)展完完成，伴伴隨流消消失，斷斷面開始始形成均均勻流速速度分布布45，污染染物在氣氣流中的的擴(kuò)散也也受到整整個射流流過程的的影響。國內(nèi)外現(xiàn)現(xiàn)狀國外應(yīng)用用網(wǎng)絡(luò)模模型對于于地下礦礦井、隧隧道等研研究較多多68。地下礦礦井、隧隧道洞室室群的通通風(fēng)研究究主要是是利用網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)(NNetwworkk/toonall)通風(fēng)風(fēng)模型進(jìn)進(jìn)行數(shù)值值模擬，通通常采用用的是斯斯考德一一恒雷斯斯法(SSoottt-HHonssle)、牛頓頓法(NNewtton)、節(jié)點(diǎn)點(diǎn)

4、壓力法法，目前前常用的的是斯考考德一恒恒雷斯法法，其實(shí)實(shí)質(zhì)是在在滿足風(fēng)風(fēng)量平衡衡定律的的情況下下，預(yù)先先假定各各分支風(fēng)風(fēng)量，根根據(jù)風(fēng)壓壓平衡定定律和阻阻力定律律列出平平衡方程程，最后后用泰勒勒級數(shù)展展開對風(fēng)風(fēng)量值作作多次修修正，得得到最終終結(jié)果。這種方方法用于于分析多多個橫通通道開啟啟的情況況下隧道道內(nèi)的氣氣流組織織。 在在國內(nèi)，楊楊立新9研研究了在在隧道施施工射流流通風(fēng)中中，如果果有多個個橫通道道開啟的的情況下下射流風(fēng)風(fēng)機(jī)對風(fēng)風(fēng)流的控控制。在在文獻(xiàn)10中他研研究了射射流風(fēng)機(jī)機(jī)和局部部風(fēng)扇的的擺放位位置對風(fēng)風(fēng)量的影影響，計(jì)計(jì)算得出出：當(dāng)局局部風(fēng)扇扇和橫通通道的間間距保持持不變時時，局部部風(fēng)扇使

5、使進(jìn)洞風(fēng)風(fēng)量的增增加幅度度，隨橫橫通道至至洞口距距離的減減小而逐逐漸增大大。但通通常情況況下，這這種增加加還不足足以使進(jìn)進(jìn)洞風(fēng)量量等于射射流風(fēng)機(jī)機(jī)引射風(fēng)風(fēng)量與局局部風(fēng)扇扇風(fēng)量之之和。射射流風(fēng)機(jī)機(jī)放在局局部風(fēng)扇扇前后進(jìn)進(jìn)洞風(fēng)量量的增幅幅差值不不大，且且隨橫通通道至洞洞口距離離的減小小而逐漸漸減少。實(shí)例計(jì)算算3.1工工程概況況錦屏水電電交通洞洞是錦屏屏一級、二級水水電站前前期工程程的關(guān)鍵鍵施工項(xiàng)項(xiàng)目，由由A、BB兩單車車道隧道道組成，水水平中心心距約335m。具體參參數(shù)見表表1。表1隧道道主要斷斷面尺寸寸斷面面積（mm2）周長（mm）水力直徑徑（m）B線一般斷面面33.887922.00096.1

6、557大斷面62.553130.00438.3225橫通道24.666918.88955.2222圖1 錦屏輔輔助洞最最遠(yuǎn)端橫橫通道處處施工通通風(fēng)簡圖圖3.2數(shù)數(shù)值計(jì)算算應(yīng)用國際際通用計(jì)計(jì)算流體體力學(xué)軟軟件flluennt對錦錦屏輔助助洞最遠(yuǎn)遠(yuǎn)端橫通通道處射射流風(fēng)機(jī)機(jī)不同的的布置方方式進(jìn)行行模擬計(jì)計(jì)算，分分別對風(fēng)風(fēng)機(jī)處于于1m、2m、3m、4m高高度（水水平位置置為圖11）的44種情況況進(jìn)行計(jì)計(jì)算。邊界條件件設(shè)置：入口1：速度22.5mm/s；co濃濃度255ppmm；入口2：速度00.5mm/s；co濃濃度5pppm；出口： 壓力邊邊界條件件；風(fēng)機(jī)為fflueent中中的風(fēng)機(jī)機(jī)邊界條條件，風(fēng)

7、風(fēng)機(jī)型號號：QSSF-112500。3.3 計(jì)算結(jié)結(jié)果及分分析在風(fēng)機(jī)出出口前2250mm處coo濃度基基本上趨趨于穩(wěn)定定，圖22為4種種風(fēng)機(jī)安安裝高度度情況下下的coo濃度分分布圖。從圖中中可以看看出，當(dāng)當(dāng)風(fēng)機(jī)安安裝位置置較低時時co主主要集中中在隧道道的下部部，反則則co主主要集中中在隧道道的上部部。當(dāng)cco濃度度趨于穩(wěn)穩(wěn)定后并并沒有發(fā)發(fā)生縱向向擴(kuò)散是是由于隧隧道內(nèi)的的空氣主主要是沿沿橫向流流動，縱縱向方向向的速度度很小，而而這時的的紊流擴(kuò)擴(kuò)散起主主要作用用（相對對于分子子擴(kuò)散）。這種高高濃度處處于上部部的分布布方式是是施工中中所需要要的，因因此將射射流風(fēng)機(jī)機(jī)安裝在在盡量高高的地方方是較合合

8、理的。圖3是隧隧道中心心線上的的co濃濃度分布布圖，橫橫坐標(biāo)為為隧道的的長度，縱縱坐標(biāo)為為co的的體積比比濃度。圖中00m處濃濃度出現(xiàn)現(xiàn)突變是是由于在在該位置置從橫通通道流入入了coo濃度較較低空氣氣，使得得隧道內(nèi)內(nèi)的coo濃度變變低，約約為8pppm。（a）安安裝高度度為1mm （bb）安裝裝高度為為2m （cc）安裝裝高度為為3m （d）安安裝高度度為4mm圖2 風(fēng)風(fēng)機(jī)出口口2500m處cco濃度度分布圖圖，（aa）、（bb）、（cc）、（dd）分別別為不同同的安裝裝高度（a）風(fēng)風(fēng)機(jī)安裝裝高度為為1m （bb）風(fēng)機(jī)機(jī)安裝高高度為22m（c）風(fēng)風(fēng)機(jī)安裝裝高度為為3m （dd）風(fēng)機(jī)機(jī)安裝高高度

9、為44m圖3 隧隧道中心心線上cco濃度度分布圖圖 圖4為為隧道內(nèi)內(nèi)風(fēng)速趨趨于穩(wěn)定定后的速速度標(biāo)量量圖，該該位置處處于風(fēng)機(jī)機(jī)出口前前約2550m。從圖中中可以看看出速度度的分布布和coo濃度的的分布較較類似，當(dāng)當(dāng)風(fēng)機(jī)安安裝位置置較低時時相對較較高的速速度分布布于隧道道的下部部，反則則分布于于隧道的的上部。隧道內(nèi)內(nèi)的主要要風(fēng)速范范圍為11.7mm/s2.66m/ss。（a）安安裝高度度為1mm （bb）安裝裝高度為為2m （c）安安裝高度度為3mm （dd）安裝裝高度為為4m圖4 風(fēng)風(fēng)機(jī)出口口2500m處速速度標(biāo)量量圖，（aa）、（bb）、（cc）、（dd）分別別為不同同的安裝裝高度結(jié)論本文應(yīng)用

10、用國際通通用計(jì)算算流體力力學(xué)軟件件fluuentt模擬分分析了射射流風(fēng)機(jī)機(jī)不同的的安裝高高度對污污染物在在隧道內(nèi)內(nèi)分布的的影響，通通過計(jì)算算co濃濃度分布布和氣流流速度分分布分析析得出，當(dāng)當(dāng)射流風(fēng)風(fēng)機(jī)安裝裝位置較較高時，cco主要要集中在在隧道的的上部，且且空氣以以相對較較高的速速度同樣樣在隧道道上部流流動，這這種分布布方式非非常有利利于施工工人員在在隧道內(nèi)內(nèi)施工，因因此，建建議在施施工時，根根據(jù)現(xiàn)場場情況盡盡可能將將風(fēng)機(jī)安安裝于隧隧道上方方。 本研究究只考慮慮了恒定定的coo流量，并并沒有考考慮計(jì)算算區(qū)域內(nèi)內(nèi)由于車車輛的通通過而引引起的cco排放放， 這這一問題題將在今今后的課課題中逐逐步進(jìn)

11、行行研究。參考文獻(xiàn)獻(xiàn)：1石石平.公公路隧道道通風(fēng)局局部效應(yīng)應(yīng)三維數(shù)數(shù)值模擬擬分析與與研究.碩士學(xué)學(xué)位論文文.長安：長安大大學(xué).20004.2鄭鄭晉麗(譯).隧道通通風(fēng)系統(tǒng)統(tǒng)模擬計(jì)計(jì)算和結(jié)結(jié)論.地地下工程程與隧道道.19997，11：411-4553陳陳德芳.長大道道路隧道道通風(fēng)設(shè)設(shè)計(jì)綜述述.地下下工程與與隧道.19995，33：344-3774高高孟理.隧道射射流通風(fēng)風(fēng)與防災(zāi)災(zāi).中國國公路學(xué)學(xué)報(bào).119988，111（1）：1-555曾曾艷華，關(guān)寶樹樹.公路路隧道全全射流縱縱向通風(fēng)風(fēng)方式的的適用長長度.公公路.119988，1：38-416YYunaan HHu eet aal.CConttr

12、oll deesiggn ffor minne vventtilaatioon nnetwworkk syysteems. Deecissionn annd CConttroll.20002.Voll. ll:100-133.7CChenn Shhiyuuan. Neetwoork anaalysses of venntillatiion sysstemm foor llargge hhydrro-ggeneerattor. Ellecttriccal Macchinnes andd Syysteems. 20001. Vool.ll:188-200.8AArmiin. ERuudd. Meeasuuremmentt off veentiilattionn annd iinteerzoonall diistrribuuti