射流風(fēng)機(jī)安裝高度對(duì)污染物擴(kuò)散的影響

射流風(fēng)機(jī)安裝高度對(duì)污染物擴(kuò)散的影響鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)高輝西南交通大學(xué)陳壽根敬成君中鐵二局楊家松摘要：本文應(yīng)用國際通用計(jì)算流體力學(xué)軟件fluent模擬分析了錦屏水電交通輔助洞B線最遠(yuǎn)端橫通道處射流風(fēng)機(jī)安裝高度對(duì)污染物（co）擴(kuò)散的影響，通過計(jì)算污染物濃度和氣流速度的分布，發(fā)現(xiàn)污染物濃度和風(fēng)速在風(fēng)機(jī)出口前約250m處趨于穩(wěn)定；當(dāng)射流風(fēng)機(jī)安裝位置較高時(shí)，污染物主要集中在隧道的上部，且空氣以相對(duì)較高的速度同樣在隧道上部流動(dòng)，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)量將有明顯的改善。關(guān)鍵詞：射流風(fēng)機(jī)污染物通風(fēng)數(shù)值模擬1.引言隧道中的風(fēng)機(jī)射流是一種有限空間的紊動(dòng)射流，與通常的自由射流有極大的不同，同時(shí)它還具有多股平行并列，多組縱向串聯(lián)，以通風(fēng)氣流為伴隨流動(dòng)等特點(diǎn)，是一種特殊而復(fù)雜的射流形式[1]。射流以初始速度Vj進(jìn)入通風(fēng)速度為Vr的隧道空間，在風(fēng)機(jī)出口處，射流與隧道氣流之間形成切向間斷而產(chǎn)生旋渦，使射流微團(tuán)產(chǎn)生橫向脈動(dòng)而與隧道氣流進(jìn)行動(dòng)量交換、質(zhì)量交換[2][3]。這種“卷吸”作用，使射流范圍擴(kuò)展、流量增加、速度減小、壓力上升，形成射流發(fā)展過程。與此同時(shí)，伴隨流動(dòng)范圍逐漸減小，壓力同步上升，整個(gè)隧道氣流沿著縱向呈現(xiàn)一種漸變的、非均勻的逆壓流動(dòng)，直至射流發(fā)展完成，伴隨流消失，斷面開始形成均勻流速度分布[4][5]，污染物在氣流中的擴(kuò)散也受到整個(gè)射流過程的影響。國內(nèi)外現(xiàn)狀國外應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)于地下礦井、隧道等研究較多[6~8]。地下礦井、隧道洞室群的通風(fēng)研究主要是利用網(wǎng)絡(luò)(Network/tonal)通風(fēng)模型進(jìn)行數(shù)值模擬，通常采用的是斯考德一恒雷斯法(Soott-Honsle)、牛頓法(Newton)、節(jié)點(diǎn)壓力法，目前常用的是斯考德一恒雷斯法，其實(shí)質(zhì)是在滿足風(fēng)量平衡定律的情況下，預(yù)先假定各分支風(fēng)量，根據(jù)風(fēng)壓平衡定律和阻力定律列出平衡方程，最后用泰勒級(jí)數(shù)展開對(duì)風(fēng)量值作多次修正，得到最終結(jié)果。這種方法用于分析多個(gè)橫通道開啟的情況下隧道內(nèi)的氣流組織。在國內(nèi)，楊立新[9]研究了在隧道施工射流通風(fēng)中，如果有多個(gè)橫通道開啟的情況下射流風(fēng)機(jī)對(duì)風(fēng)流的控制。在文獻(xiàn)[10]中他研究了射流風(fēng)機(jī)和局部風(fēng)扇的擺放位置對(duì)風(fēng)量的影響，計(jì)算得出：當(dāng)局部風(fēng)扇和橫通道的間距保持不變時(shí)，局部風(fēng)扇使進(jìn)洞風(fēng)量的增加幅度，隨橫通道至洞口距離的減小而逐漸增大。但通常情況下，這種增加還不足以使進(jìn)洞風(fēng)量等于射流風(fēng)機(jī)引射風(fēng)量與局部風(fēng)扇風(fēng)量之和。射流風(fēng)機(jī)放在局部風(fēng)扇前后進(jìn)洞風(fēng)量的增幅差值不大，且隨橫通道至洞口距離的減小而逐漸減少。實(shí)例計(jì)算3.1工程概況錦屏水電交通洞是錦屏一級(jí)、二級(jí)水電站前期工程的關(guān)鍵施工項(xiàng)目，由A、B兩單車道隧道組成，水平中心距約35m。具體參數(shù)見表1。表1隧道主要斷面尺寸許斷面擦面積提（m受2甚）縮周長住（m跟）廟水力拘直徑窄（m老）賊B線倡一般花斷面澤33拒.8傍79烏22煌.0男09易6.造15展7兵大斷翠面論62圍.5菌31晃30俊.0羊43川8.仍32士5加橫通汪道結(jié)24網(wǎng).6菌69傻18估.8芬95恐5.睛22徹2圖1錦屏輔助洞最遠(yuǎn)端橫通道處施工通風(fēng)簡圖3.2數(shù)值計(jì)算徹應(yīng)用俗國際織通用杏計(jì)算喊流體攜力學(xué)黃軟件晨fl型ue申nt曬對(duì)錦壇屏輔圓助洞牙最遠(yuǎn)月端橫少通道振處射噸流風(fēng)優(yōu)機(jī)不戒同的倡布置法方式蹲進(jìn)行歷模擬棍計(jì)算足，分亦別對(duì)逗風(fēng)機(jī)窄處于張1m貿(mào)、2默m、座3m質(zhì)、4昆m高朽度（漁水平笛位置湖為圖蟻1）軌的4萍種情吉況進(jìn)饒行計(jì)緊算。堪邊界嶼條件運(yùn)設(shè)置扁：抽入口膀1：右速度移2.瘋5m載/s慣；c納o濃典度2引5p康pm相；蝶入口概2：組速度的0.陜5m煮/s垃；c目o濃崇度5同pp核m；重出口斃：陡壓力革邊界抵條件滿；染風(fēng)機(jī)績?yōu)閒腦lu銜en給t中尤的風(fēng)柱機(jī)邊識(shí)界條屑件，燥風(fēng)機(jī)靈型號(hào)遼：咽QS個(gè)F-魔12滅50邁?？?擱.3賽詢計(jì)算售結(jié)果叨及分壇析吃在風(fēng)肉機(jī)出奴口前歉25煮0m核處c踏o濃施度基筋本上服趨于毯穩(wěn)定丙，圖扔2為排4種筐風(fēng)機(jī)郊安裝下高度撇情況淋下的頑co性濃度厭分布絞圖。紗從圖營中可攀以看茄出，究當(dāng)風(fēng)蛇機(jī)安氣裝位已置較估低時(shí)腥co彎主要蝴集中右在隧符道的梯下部佩，反橫則c處o主鹿要集倦中在男隧道井的上巷部。草當(dāng)c砍o濃承度趨牌于穩(wěn)譯定后沒并沒茂有發(fā)驅(qū)生縱烏向擴(kuò)討散是把由于善隧道留內(nèi)的吃空氣洲主要憶是沿估橫向珍流動(dòng)準(zhǔn)，縱道向方帝向的瘡速度同很小醫(yī)，而走這時(shí)改的紊奸流擴(kuò)平散起照主要耐作用否（相廈對(duì)于成分子招擴(kuò)散貞）。雹這種頃高濃顏度處星于上涉部的付分布治方式中是施寧工中駁所需饅要的籍，因逝此將藝射流餐風(fēng)機(jī)她安裝幕在盡貝量高伐的地惹方是逐較合茅理的裁。婦圖3拌是隧匙道中冊(cè)心線責(zé)上的造co眉濃度捧分布憂圖，漸橫坐疾標(biāo)為剝隧道帆的長跟度，戴縱坐沸標(biāo)為孫co隨的體護(hù)積比婆濃度柜。圖江中0扭m處愛濃度挪出現(xiàn)儲(chǔ)突變按是由飲于在伯該位擔(dān)置從萍橫通耐道流弄入了灑co頂濃度卸較低教空氣銅，使敢得隧?xiàng)澋纼?nèi)協(xié)的c厭o濃訓(xùn)度變何低，猶約為右8p誠pm濟(jì)。斧（a挑）安律裝高卵度為獎(jiǎng)1m魔（求b）受安裝喇高度裳為2貝m閱（艦c）緊安裝禾高度睛為3腹m掌（d助）安努裝高往度為承4m警圖2從風(fēng)陡機(jī)出殖口2奶50瘋m處單co蝕濃度蔑分布物圖，撇（a霞）、慈（b蜘）、肯（c盾）、滋（d盒）分獲別為尤不同增的安裝裝高洲度條（a令）風(fēng)吼機(jī)安吃裝高縱度為替1m評(píng)雖裕仍謎艇駕晉（規(guī)b）依風(fēng)機(jī)殺安裝矮高度物為2蛇m江（c樹）風(fēng)架機(jī)安救裝高家度為來3m湖矩尊流備謊召哪（擔(dān)d）弓風(fēng)機(jī)簽安裝端高度成為4停m拋圖3奏隧送道中碌心線蘇上c卡o濃科度分博布圖今圖谷4為墾隧道液內(nèi)風(fēng)版速趨頓于穩(wěn)洞定后自的速硬度標(biāo)各量圖浪，該再位置益處于街風(fēng)機(jī)改出口旺前約炒25炊0m聾。從芹圖中冤可以繞看出悠速度側(cè)的分母布和妹co祖濃度趴的分佛布較矮類似卸，當(dāng)也風(fēng)機(jī)睜安裝雙位置芽較低待時(shí)相嫁對(duì)較輩高的破速度秧分布頭于隧憶道的兼下部些，反壞則分包布于駕隧道娛的上鴉部。湖隧道尺內(nèi)的年主要嚷風(fēng)速駐范圍起為1角.7援m/柄s～津2.艘6m遠(yuǎn)/s脊。學(xué)（a沾）安觀裝高娃度為服1m興（摔b）路安裝肢高度四為2皺m慌（c懶）安士裝高機(jī)度為翼3m撈（負(fù)d）請(qǐng)安裝辯高度夠?yàn)?胞m吃圖4羞風(fēng)萌機(jī)出縱口2惠50嚴(yán)m(xù)處著速度償標(biāo)量促圖，件（a饒）、巷（b猴）、佳（c為）、蔬（d熊）分包別為印不同武的安呢裝高損度結(jié)論級(jí)本文脆應(yīng)用甚國際億通用孔計(jì)算令流體日力學(xué)優(yōu)軟件戚fl景ue閉nt慮模擬舊分析撇了射頸流風(fēng)曲機(jī)不推同的逝安裝東高度夠?qū)ξ蹌?shì)染物蠅在隧負(fù)道內(nèi)芬分布階的影庸響，鈔通過畝計(jì)算險(xiǎn)co亞濃度昂分布銷和氣洲流速救度分獄布分位析得拔出，回當(dāng)射魚流風(fēng)包機(jī)安廁裝位撲置較歇高時(shí)貧，c糞o主門要集雹中在妥隧道泛的上者部，享且空攪氣以竊相對(duì)陜較高揭的速笛度同騰樣在趁隧道伐上部甚流動(dòng)迅，這欣種分卻布方捐式非問常有么利于乘施工撞人員齊在隧公道內(nèi)皆施工帥，因輪此，倘建議竹在施乎工時(shí)疲，根打據(jù)現(xiàn)瓣場情易況盡米可能掩將風(fēng)浪機(jī)安董裝于雪隧道宣上方焦。扁葡宇本研難究只備考慮助了恒飼定的姓co驕流量息，并滴沒有俱考慮晌計(jì)算追區(qū)域雜內(nèi)由輕于車筋輛的扎通過透而引添起的槽co壇排放哨，箏這一而問題葵將在個(gè)今后堤的課希題中宗逐步商進(jìn)行愈研究左。愉參考吼文獻(xiàn)償：服[1塔]石僑平.愉公路搬隧道皮通風(fēng)槽局部茫效應(yīng)喚三維場數(shù)值狀模擬憲分析里與研節(jié)究話.定碩士婆學(xué)位樣論文莫.棋長安凳：長權(quán)安大惕學(xué)的.定20優(yōu)04杰.料[2駛]頂鄭晉脾麗(邀譯)描.隧餐道通斤風(fēng)系乒統(tǒng)模能擬計(jì)嘗算和寇結(jié)論最.地丹下工浪程與培隧道聯(lián).1怎99材7，袖1：脾41拿-4柏5牲[3速]貪陳德部芳.鍛長大彎道路需隧道敢通風(fēng)竹設(shè)計(jì)罰綜述粗.地戴下工虧程與壺隧道阿.1聲99傻5跑，3圣：3話4-皇37虜[4歪]傻高孟萄理.矛隧道足射流拆通風(fēng)辯與防支災(zāi).正中國嫩公路廢學(xué)報(bào)休.1鑼99節(jié)8，掌11散（1壓）：侄1-咱5陪[5化]喚曾艷誕華錄，丟關(guān)寶叢樹.夫公路避隧道從全射叉流縱竹向通謠風(fēng)方漂式的決適用文長度似.公方路泛.1工99講8，猛1：超38賞-4哄1到[6畝]祖Yu冷na估n姑Hu顧e侍t張al幫.C真on垮tr苦ol達(dá)d鈴es已ig陜n懲fo趁r彼mi搏ne就v餡en認(rèn)ti領(lǐng)la宅ti方on鮮n雞et晴w誼or百k她sy陸st猾em妄s.朽D騎ec奮is覆io痛n森an悲d核Co鄭nt圓ro基l.刃20束02嗽.V謊ol村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