长大公路隧道通风物理模型试验研究

论文题目: 长大公路隧道通风物理模型试验研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 道路与铁道工程

作者: 方磊

导师: 谢永利

关键词: 公路隧道,模型试验,通风技术,相似理论,模型率,短道

文献来源: 长安大学

发表年度: 2005

论文摘要: 隧道通风技术是制约长大公路隧道建设的一项重要技术，国内外研究表明，隧道通风所需费用与隧道长度的三次方成正比增加，长大隧道通行后运营费用将是一笔巨大的开支。所以开展长大隧道通风研究具有极大的社会与经济价值。本文以流体力学相似理论与模型试验理论为基础，以物理模型试验为主要手段，针对长大公路隧道通风问题进行了分析研究。论文针对公路隧道通风物理模型试验理论与方法进行了深入研究，完成了公路隧道通风物理模拟试验系统的设计、制作与调试工作。 1．根据流动相似性理论和隧道通风主要控制因素，确定隧道通风的边界条件；以纳维—斯托克斯(Navier-Stokes)方程为基础，推导隧道通风模型试验相似准则，选取雷诺数相似作为隧道通风物理模型的相似准则；以尼古拉兹试验为基础，分析雷诺数的影响因素和自模区产生原因，论述自模区试验方法。 2．给出完整的隧道通风模型设计方法。研究了以雷诺数相似准则为基础、以自模区理论为核心的隧道通风模型率设计方法，分析确定秦岭终南山公路隧道通风模型的模型率；研究隧道通风模型选材、设计、安装方法，研究隧道通风模型动力系统和动力控制系统设计与选型，设计加工风压、风速测试元件。在通用工业软件基础上开发出实时显示、记录、自动报警的隧道通风数据采集监控系统软件。 3．对隧道通风物理模型各系统进行基本性能测试试验。对模型摩阻损失系数处理方法给出新的设计理论和方法。通过大比尺模型试验，对长大公路隧道通风中常见的一些工程问题进行优化分析，得出重要结论，为工程设计提供了有力支持。 1．选取适宜的竖井和风道模型比尺，设计竖井送、排式通风上下行线共用竖井模型，分别对送、排风井底部中隔板高度进行模型试验优化分析。两隧道排风量比值为0.6～1.0工况下，排风井底部中隔板高度宜取0.55～0.65倍风道高度。两隧道需风量比值为0.6～1.0工况下，送风井底部中隔板高度宜取0.45～0.55倍风道高度。 2．对竖井送排式通风送、排风口角度进行模型试验分析。建议在公路隧道竖井送、排式通风中，排风口与隧道轴向夹角取结构和安全性允许条件下的最小值。在隧道设计风速取6m／s～8m／s时，送风口设置在隧道拱部，送风口与隧道轴向夹角取5°～6°。

论文目录:

摘要

Abstract

第一章公路隧道通风技术概述

1.1 公路隧道通风技术发展历程

1.2 我国公路隧道建设现状

1.3 国内外研究概况

1.4 主要研究内容

第二章公路隧道通风物理模型试验设计理论

2.1 模型试验概述

2.2 流动相似性原理

2.3 隧道通风基本假定

2.4 相似准则选取

2.5 自模区的确定

第三章公路隧道通风物理模拟试验系统

3.1 公路隧道通风物理模型设计

3.2 动力系统设计与选型

3.3 数据监控系统设计

3.4 数据采集系统设计与安装

第四章公路隧道通风模型基本性能试验

4.1 动力系统试验

4.2 测试系统试验

4.3 模型摩阻损失系数试验

4.4 模型断面风速试验

第五章竖井底部中隔板高度优化试验

5.1 概述

5.2 风道和竖井模型率的选取

5.3 排风井底部中隔板高度优化试验

5.4 送风井底部中隔板高度优化试验

5.5 小结

第六章竖井送排式通风送排风口优化试验

6.1 概述

6.2 竖井送排式通风排风口优化试验

6.3 竖井送排式通风送风口优化试验

6.4 竖井送排式通风送风口导流板优化试验

6.5 小结

第七章竖井送排式通风短道长度试验分析

7.1 概述

7.2 竖井送排式通风送风口角度对短道长度影响

7.3 竖井送排式通风排风口角度对短道长度影响

7.4 竖井送排式通风隧道风速对短道长度影响

7.5 小结

第八章秦岭终南山公路隧道通风模型试验

8.1 工程概况

8.2 模型参数选取

8.3 阻力隔栅设计

8.4 竖井通风方案比选

8.5 小结

第九章主要结论与建议

9.1 主要结论

9.2 进一步研究建议

参考文献

攻读博士学位期间发表的文章

致谢

发布时间: 2006-11-06

参考文献

[1].高海拔单洞双向特长公路隧道通风关键技术研究[D]. 严涛.西南交通大学2016

长大公路隧道通风物理模型试验研究

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