射流风机安装高度对污染物扩散的影响

射流风机安装高度对污染物扩散的影响铁道第三勘察设计院集团高辉西南交通大学陈寿根敬成君中铁二局杨家松摘要：本文应用国际通用计算流体力学软件fluent模拟分析了锦屏水电交通辅助洞B线最远端横通道处射流风机安装高度对污染物（co）扩散的影响，通过计算污染物浓度和气流速度的分布，发现污染物浓度和风速在风机出口前约250m处趋于稳定；当射流风机安装位置较高时，污染物主要集中在隧道的上部，且空气以相对较高的速度同样在隧道上部流动，随着风机安装位置的增高隧道内工作区的空气质量将有明显的改善。关键词：射流风机污染物通风数值模拟1.引言隧道中的风机射流是一种有限空间的紊动射流，与通常的自由射流有极大的不同，同时它还具有多股平行并列，多组纵向串联，以通风气流为伴随流动等特点，是一种特殊而复杂的射流形式[1]。射流以初始速度Vj进入通风速度为Vr的隧道空间，在风机出口处，射流与隧道气流之间形成切向间断而产生旋涡，使射流微团产生横向脉动而与隧道气流进行动量交换、质量交换[2][3]。这种“卷吸”作用，使射流范围扩展、流量增加、速度减小、压力上升，形成射流发展过程。与此同时，伴随流动范围逐渐减小，压力同步上升，整个隧道气流沿着纵向呈现一种渐变的、非均匀的逆压流动，直至射流发展完成，伴随流消失，断面开始形成均匀流速度分布[4][5]，污染物在气流中的扩散也受到整个射流过程的影响。国内外现状国外应用网络模型对于地下矿井、隧道等研究较多[6~8]。地下矿井、隧道洞室群的通风研究主要是利用网络(Network/tonal)通风模型进行数值模拟，通常采用的是斯考德一恒雷斯法(Soott-Honsle)、牛顿法(Newton)、节点压力法，目前常用的是斯考德一恒雷斯法，其实质是在满足风量平衡定律的情况下，预先假定各分支风量，根据风压平衡定律和阻力定律列出平衡方程，最后用泰勒级数展开对风量值作多次修正，得到最终结果。这种方法用于分析多个横通道开启的情况下隧道内的气流组织。在国内，杨立新[9]研究了在隧道施工射流通风中，如果有多个横通道开启的情况下射流风机对风流的控制。在文献[10]中他研究了射流风机和局部风扇的摆放位置对风量的影响，计算得出：当局部风扇和横通道的间距保持不变时，局部风扇使进洞风量的增加幅度，随横通道至洞口距离的减小而逐渐增大。但通常情况下，这种增加还不足以使进洞风量等于射流风机引射风量与局部风扇风量之和。射流风机放在局部风扇前后进洞风量的增幅差值不大，且随横通道至洞口距离的减小而逐渐减少。实例计算3.1工程概况锦屏水电交通洞是锦屏一级、二级水电站前期工程的关键施工项目，由A、B两单车道隧道组成，水平中心距约35m。具体参数见表1。表1隧道主要断面尺寸许断面擦面积提（m受2甚）缩周长住（m跟）庙水力拘直径窄（m老）贼B线倡一般花断面泽33拒.8傍79乌22煌.0男09易6.造15展7兵大断翠面论62围.5菌31晃30俊.0羊43川8.仍32士5加横通汪道结24网.6菌69傻18估.8芬95恐5.睛22彻2图1锦屏辅助洞最远端横通道处施工通风简图3.2数值计算彻应用俗国际织通用杏计算喊流体携力学黄软件晨fl型ue申nt晒对锦坛屏辅圆助洞牙最远月端横少通道振处射吨流风优机不戒同的倡布置法方式蹲进行历模拟棍计算足，分亦别对逗风机窄处于张1m贸、2默m、座3m质、4昆m高朽度（渔水平笛位置湖为图蚁1）轨的4萍种情吉况进饶行计紧算。堪边界屿条件运设置扁：抽入口膀1：右速度移2.疯5m载/s惯；c纳o浓典度2引5p康pm相；蝶入口概2：组速度的0.陕5m煮/s垃；c目o浓崇度5同pp核m；重出口毙：陡压力革边界抵条件满；染风机绩为f脑lu衔en给t中尤的风柱机边识界条屑件，燥风机灵型号辽：咽QS个F-魔12灭50迈。棵3搁.3赛询计算售结果叨及分坛析吃在风肉机出奴口前歉25煮0m核处c踏o浓施度基筋本上服趋于毯稳定丙，图扔2为排4种筐风机郊安装下高度撇情况淋下的顽co性浓度厌分布绞图。纱从图营中可攀以看茄出，究当风蛇机安气装位已置较估低时腥co弯主要蝴集中右在隧符道的梯下部佩，反横则c处o主鹿要集倦中在男隧道井的上巷部。草当c砍o浓承度趋牌于稳译定后没并没茂有发驱生纵乌向扩讨散是把由于善隧道留内的吃空气洲主要忆是沿估横向珍流动准，纵道向方帝向的疮速度同很小医，而走这时改的紊奸流扩平散起照主要耐作用否（相厦对于成分子招扩散贞）。雹这种顷高浓颜度处星于上涉部的付分布治方式中是施宁工中驳所需馒要的籍，因逝此将艺射流餐风机她安装幕在尽贝量高伐的地惹方是逐较合茅理的裁。妇图3拌是隧匙道中册心线责上的造co眉浓度捧分布忧图，渐横坐疾标为剥隧道帆的长跟度，戴纵坐沸标为孙co随的体护积比婆浓度柜。图江中0扭m处爱浓度挪出现储突变按是由饮于在伯该位担置从萍横通耐道流弄入了洒co顶浓度卸较低教空气铜，使敢得隧栋道内协的c厌o浓训度变何低，犹约为右8p诚pm济。斧（a挑）安律装高卵度为奖1m魔（求b）受安装喇高度裳为2贝m阅（舰c）紧安装禾高度睛为3腹m掌（d助）安努装高往度为承4m警图2从风陡机出殖口2奶50疯m处单co蚀浓度蔑分布物图，撇（a霞）、慈（b蜘）、肯（c盾）、滋（d盒）分获别为尤不同增的安装装高洲度条（a令）风吼机安吃装高纵度为替1m评虽裕仍谜艇驾晋（规b）依风机杀安装矮高度物为2蛇m江（c树）风架机安救装高家度为来3m湖矩尊流备谎召哪（担d）弓风机签安装端高度成为4停m抛图3奏隧送道中碌心线苏上c卡o浓科度分博布图今图谷4为垦隧道液内风版速趋顿于稳洞定后自的速硬度标各量图浪，该再位置益处于街风机改出口旺前约炒25炊0m聋。从芹图中冤可以绕看出悠速度侧的分母布和妹co祖浓度趴的分佛布较矮类似卸，当也风机睁安装双位置芽较低待时相嫁对较辈高的破速度秧分布头于隧忆道的兼下部些，反坏则分包布于驾隧道娱的上鸦部。湖隧道尺内的年主要嚷风速驻范围起为1角.7援m/柄s～津2.艘6m远/s脊。学（a沾）安观装高娃度为服1m兴（摔b）路安装肢高度四为2皱m慌（c懒）安士装高机度为翼3m捞（负d）请安装辩高度够为4胞m吃图4羞风萌机出纵口2惠50严m处着速度偿标量促图，件（a饶）、巷（b猴）、佳（c为）、蔬（d熊）分包别为印不同武的安呢装高损度结论级本文脆应用甚国际亿通用孔计算令流体日力学优软件戚fl景ue闭nt虑模拟旧分析撇了射颈流风曲机不推同的逝安装东高度够对污势染物蝇在隧负道内芬分布阶的影庸响，钞通过亩计算险co亚浓度昂分布销和气洲流速救度分狱布分位析得拔出，回当射鱼流风包机安厕装位扑置较歇高时贫，c粪o主门要集雹中在妥隧道泛的上者部，享且空搅气以窃相对陕较高揭的速笛度同腾样在趁隧道伐上部甚流动迅，这欣种分却布方捐式非问常有么利于乘施工撞人员齐在隧公道内皆施工帅，因轮此，倘建议竹在施乎工时疲，根打据现瓣场情易况尽米可能掩将风浪机安董装于雪隧道宣上方焦。扁葡宇本研难究只备考虑助了恒饲定的姓co骄流量息，并滴没有俱考虑晌计算追区域杂内由轻于车筋辆的扎通过透而引添起的槽co坛排放哨，筝这一而问题葵将在个今后堤的课希题中宗逐步商进行愈研究左。愉参考吼文献偿：服[1塔]石侨平.愉公路搬隧道皮通风槽局部茫效应唤三维场数值状模拟宪分析里与研节究话.定硕士婆学位样论文莫.棋长安凳：长权安大惕学的.定20优04杰.料[2驶]顶郑晋脾丽(邀译)描.隧餐道通斤风系乒统模能拟计尝算和寇结论最.地丹下工浪程与培隧道联.1怎99材7，袖1：脾41拿-4柏5牲[3速]贪陈德部芳.锻长大弯道路需隧道敢通风竹设计罚综述粗.地戴下工亏程与壶隧道阿.1声99傻5跑，3圣：3话4-皇37虏[4歪]傻高孟萄理.矛隧道足射流拆通风辩与防支灾.正中国嫩公路废学报休.1锣99节8，掌11散（1压）：侄1-咱5陪[5化]唤曾艳诞华录，丢关宝丛树.夫公路避隧道从全射叉流纵竹向通谣风方漂式的决适用文长度似.公方路泛.1工99讲8，猛1：超38赏-4哄1到[6亩]祖Yu冷na估n姑Hu顾e侍t张al帮.C真on垮tr苦ol达d铃es已ig陕n惩fo趁r彼mi搏ne就v馅en认ti领la宅ti方on鲜n鸡et晴w谊or百k她sy陆st猾em妄s.朽D骑ec奋is覆io痛n森an悲d核Co郑nt圆ro基l.刃20束02嗽.V谎ol村.净l:陶10驼-1名3柿.骨[7郑]温Ch驻en匪S枕hi额yu验an战.拨Ne甜tw崭or休k宵an睁al驻ys缩es毫o观f曲ve挡nt枪il晋at辰io骄n道sy朵st际em券f耐or兵l侵ar嫌ge衔h界yd荣ro狮-g挣en裹er航at柜or精.选El杨ec陡tr续ic融al职M捐ac奶hi杯ne姜s把an挥d膜Sy德st摆em奇s.置2侮00膝1.妙V秘ol黎.l骆:1佛8-眨20再.石[8蜂]授Ar熄mi螺n.暖E杰Ru腐dd奇.资Me谈as酒ur敢em裹en刮t模of落v米en环ti通la育ti独on己a当nd驼i衔nt龙er耍zo品na峰l两di瑞st次ri炕bu亚ti位on港i茄n盘si耀ng膊le雁-f导am泰il牌y惭h