隧道诱导通风排烟优化控制技术研究

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利用隧道中射流风机的诱导作用对隧道进行通风换气或隧道防排烟的方式,属于纵向式通风,近些年来在世界范围内得到了较为普遍的应用。由于风机的升压力、射流风机的安装位置、风机的组合及布置方式都对隧道内通风排烟的效果起到关键性的作用,故本文主要利用计算流体动力学软件FDS对隧道诱导通风排烟系统进行了多工况的模拟优化分析,从中找出最优的诱导通风系统布置方式。本文通过FDS软件建立地铁隧道区间通风系统模型,对隧道内流速场进行了模拟分析。由数值模拟的结果与实测数据对比分析,确定了FDS模型的两个关键边界条件的参数设置。利用FDS建立隧道诱导通风系统模型,通过隧道通风压力的计算选取了满足通风需要的6种型号的射流风机。选取了中间典型型号射流风机进行每组并列两台风机和每组并列三台风机的工况下模拟,以风机直径的倍数变换风机的并列横向间距。通过对多种工况下在隧道内形成的速度流场比较分析,由最佳的速度场均匀性确定出了以下结果:当每组布置两台风机时,并列间距取3倍风机直径;当每组布置三台风机时,并列间距取2倍风机直径。对选取的多种型号的风机在全射流和多种混合式诱导通风工况下进行了大量的调压作用的数值模拟运算,通过研究隧道断面的速度分布和压力分布变化规律,确定了各种工况下风机安装的最小纵向间距。为了找出对纵向间距影响的主要因素,又利用EXCEL中线性回归的功能把所模拟出的结果进行多元线性回归分析,拟合出了纵向间距关系式。在隧道发生火灾条件下,分别对三种典型型号的风机在多种组合布置方式下进行优化模拟。通过对隧道断面的速度分布和能见度分布比较分析,再加上对相应工况下发生的烟气回流现象进行了定量准确的分析,得出的一致结论是当风机每组单台布置时是最优的风机组合布置方式。另外,射流风机采用分散接力式布置要优于集中布置在隧道洞口,前者能更快的降低隧道内烟气浓度,满足人员疏散逃生的需要。
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