纵向通风隧道正常运营CO浓度限值计算

我国《公路隧道通风照明设计规范》与国外标准对隧道内CO浓度限值的设定在计算方法和取值上都存在差异.针对射流风机式及竖井送排与射流风机组合式纵向通风隧道CO浓度分布特性,基于差分形式的Coburn-Forster-Kane方程(CFK方程),拟合了两类典型纵向通风隧道正常运营CO浓度限值计算式.结果表明:尽管两类隧道具有不同的CO浓度分布特性,工程中可按相同的限值设计;对于长隧道,我国应设定更严格的限值标准.     

公路隧道空气质量模式及应用

根据大气扩散方程建立了公路隧道内空气质量方程和方程中相关参数,并导出了计算自然通风、纵向通风、全横向通风和半横向通风隧道内空气污染物浓度分布的解析解.实例计算了中国3座营运公路隧道内的CO浓度值与其实测浓度值之间有良好的线性关系,其相关系数的平方R2在0.849 9～0.923 1之间.     

顶部开口的城市公路隧道自然通风现场实测与潜力预测

本文采用单点测试和连续测试2种方法,针对3条自然通风和2条机械通风公路隧道使用TSI7575-X型空气品质仪和KIMO-VT200型风速测试仪开展现场实测,获取隧道内温度、风速、CO和CO2浓度分布状况,并采用实测结果与已有的理论模型进行对比验证.结果表明:活塞风存在于所有隧道内,但机械通风隧道的活塞效应优于自然通风隧道;从入口到出口,所有隧道的温度、CO和CO2浓度均上升;隧道内风速主要依赖于车速(vt)和开口率(Rf),最大CO浓度随车速的降低和隧道长度的延长而增大,但受开口率的影响较小;CO的安全浓度标准依赖于人员暴露时间,在20km/h和1 700辆/h车道条件下,所允许的隧道长度可达到3 000 m.     

复杂公路隧道火灾风网稳态求解模型及应用

为计算火灾情况下复杂公路隧道中风流的温度与流量,分析了以质量流量为未知数、含交通风压的隧道风网稳态分风模型。基于隧道围岩与烟流的稳态换热得到隧道风温的计算式,并用平均风温计算各段隧道的热风压。给出了用网络解算与稳态换热迭代求解热风压的流程。针对此模型,编制了相应计算软件,并对50MW火灾下某平导半横向式通风隧道进行了计算,对隧道有效求援时间以及控风措施进行了分析。结果表明:隧道热风压与隧道分配到的风量存在相互依赖关系,采用迭代求解提高了风量与热风压的计算精度;依据此模型开发的软件可以方便地对任意复杂隧道、在任意位置发生火灾时的通风系统进行计算,有助于隧道设计与运营管理中对火灾应急预案的制定。     

公路隧道运营通风效果现场实测与分析

采用CO－1A型CO气体检测报警仪对某隧道内空气中CO浓度进行了实测，测试结果表明在通风系统正常工作的状态下，隧道内空气中CO浓度远小于设计值，能保持隧道内良好的空气。同时，采用SL－4001型声级计对隧道噪声进行了测试。     

辐射供冷住宅设计最小新风量的有效利用

以低冷负荷住宅建筑为研究对象,采用计算流体动力学(CFD)方法,研究送风末端与冷吊顶结合时,最小新风量的有效利用,通过数值模拟得出了上送风、置换通风、下送风三种气流组织形式与冷吊顶相结合时室内各位置的风速、温度、相对湿度、污染物浓度等参数,对三种气流组织下的室内空气质量水平和热舒适水平进行了综合评价.研究结果表明,与冷吊顶结合时,采用置换通风和下送风形式,室内可获得更佳的室内空气品质,最小新风量可获得更有效的利用.     

高海拔隧道出渣过程CO分布分析及需风量研究

为解决高海拔施工隧道出渣过程的排气排放物污染,改善通风排污效果,基于海拔环境参数变化和紊流扩散理论,构建了高海拔隧道气体扩散模型.以海拔3200 m的川藏铁路某隧道为研究背景,对洞内的环境参数和CO分布进行测定,利用SolidWorks和ANSYS建立施工隧道掌子面出渣模型,采用Fluent中的组分输运方程,对不同海拔高度的有害气体运移规律和质量分数分布进行动态模拟.结果表明,隧道中内燃机械作业时,在靠近工作面迎头位置,CO分布不均匀,极差值较大.在靠近隧道出口方向,CO分布逐渐趋于平稳.CO质量分数随海拔的升高而增加,而CO质量浓度却呈相反的变化趋势.从0 m到6 km,CO质量分数上升了96％;由于环境参数变化对CO质量浓度影响的权重大于CO排放量,导致CO质量浓度下降了18％.在保证隧道内CO质量分数不变的条件下,需风量随海拔高度呈非线性增加.根据得到的需风量计算模型,在海拔3200 m时,需风量约为4.95 m3/(kW·min).     

送风方式对空调室内环境和系统节能性影响的试验研究

比较了混合通风、置换通风、地板送风和碰撞射流通风这4种送风方式的特点,利用试验方法实测了这4种方式下空调房间的室内温度、气流速度和CO2质量浓度分布,讨论了室内热环境特点的异同,对比分析了4种送风方式下室内热舒适性、污染物分布特征,并对送风能量利用情况做了估计.     

基于可跟随式有害气体抽排装置的烟尘运移规律研究——以鸡鸣隧道为例

为了降低隧道爆破产生的粉尘及CO对施工人员的危害,本文提出了一种在隧道中加入可跟随式有害气体抽排装置的辅助通风方式。为确定可跟随式有害气体抽排装置的有效性,本文依托鸡鸣隧道工程基于Fluent数值模拟软件对该装置的应用场景及应用效果进行了模拟,得到了压入式通风和加入抽排装置后的隧道流场以及粉尘、CO的运移规律,以及装置对流场的影响并验证了装置加速粉尘及CO排出的效果,并对加入装置后距离掌子面的5个测点的CO浓度随时间的变化规律进行线性拟合。结果表明：加入可跟随式有害气体抽排装置能够有效加速掌子面工作区域内粉尘及CO排出,通风120s内,相同时间点下加入装置后的相同位置处粉尘及CO浓度远低于压入式通风条件下,加入装置后仅通风110-130s掌子面前5m内粉尘及CO浓度均能够达到安全浓度以下,同时该装置的加入一定程度上会增加隧道流场的紊乱程度,加入抽排装置后的掌子面前5个测点处通风30min内的CO浓度变化满足单指数函数。对比加入可跟随式有害气体抽排装置前后粉尘及CO浓度变化情况,验证了该装置的有效性。     

Scott-Hinsley回路法在公路隧道平导半横向式通风计算中的应用

将Scott-Hinsley回路法应用到平导半横向通风方式的解算中,以图论为基础,以风流运动的基本定律为依据,利用Gauss-Seidel迭代逐次求解回路修正风量,直到获得接近方程组真实解的渐进风量.针对公路隧道通风系统的特点在回路中考虑了交通风压的作用,并编制了相应的可视化解算程序.工程计算结果表明,Scott-Hinsley回路法能很好地解决平导半横向式通风计算问题,并可迅速、准确地实现横通道的风量和风阻的反复动态调节计算.     

公路隧道竖井纵向式通风探讨

介绍了公路隧道竖井通风方式的分类和特点，探讨了竖井纵向式通风形式的机理，指出对于双向交通隧道宜采用合流型集中排风式；对于单向交通隧道应采用分流型集中排风式或送排式，对于特长隧道，可以采用数个竖井的送排式通风。     

特长公路隧道通风方式探讨

特长公路隧道通风方式的选择不仅关系到隧道造价、建成后隧道运营费用,还必将影响隧道内司乘人员的心理和生理感受,而且与隧道的防火救灾直接相关;介绍了目前隧道的3种通风方式——-纵向式通风、半横向式通风和横向式通风,重点结合特长隧道的特点探讨了隧道通风方式,为相关人员提供参考.     

竖井型长大城市隧道火灾通风的数值模拟

 随着城市建设发展,竖井型隧道越来越多地应用于城市交通隧道中。采用稳态与非稳态方法对火灾工况下竖井型隧道的气流场进行了数值模拟,分析了竖井型自然通风口对高温烟气扩散的影响。研究认为,竖井自然通风口引入隧道外冷空气,显著降低火源端部温度,可在一定程度上减少高温烟气对火源处隧道顶板的破坏。通过竖井引入新风,显著降低火源附近的有毒气体浓度,改善了火灾救援条件。火灾产生的有毒烟气由隧道洞口集中排放转变为竖井自然通风口分散排放,这对制定火灾救援、人员疏散方案有重要的指导作用。本隧道所设置的竖井自然通风口方案可满足火灾情况下人员逃生要求。     

基于随机森林的公路隧道CO气体浓度预测模型

汽车尾气的主要成分是CO气体,是公路隧道通风设计的一项重要参数。准确、快速地预测隧道内CO气体浓度,能够为隧道通风控制提供有力参考,有助于CO气体浓度的及时控制,对保障隧道内人员的健康、安全和隧道绿色节能十分必要。采用公路隧道实地监测CO气体浓度数据,建立了以监测点位置、交通量、车速、风速为输入特征的公路隧道CO气体浓度预测随机森林模型。通过整理3 300 m长隧道CO气体浓度数据,对比了CO气体浓度实测数据与模型预测值,验证了模型的预测精度。结果表明,基于随机森林建立的CO气体浓度预测模型具有良好的预测精度,能够准确地预测隧道内CO气体浓度,测试集的均方根误差(root mean square error, RMSE )和决定系数(R2)分别为0.4974和0.9437;该预测模型性能显著优于线性回归模型和支持向量机模型;预测模型能够推广应用于其他隧道的CO气体浓度预测,对应的RMSE和R2分别为0.9095和0.7295,可以在已知测点位置、交通量、车速、风速的情况下预判隧道内CO气体浓度,为隧道通风控制或安全预警提供数据参考;特征重要性分析结果显示,测点位置对隧道内CO浓度的影响最大,在隧道出口处CO气体浓度值最高;随着风速的增大,隧道内CO气体浓度逐渐减小。     

隧道车辆排放污染物分布特性实测

为明确车辆排放污染物浓度[PM_(2. 5)和挥发性有机化合物(volatile organic compounds,VOCs)]在山地城市隧道路段的分布特征,以重庆市内5条典型隧道为研究对象,采集了隧道洞内、洞口以及前后100 m范围内的空气污染物浓度值,分析PM_(2. 5)与VOCs在隧道路段的连续分布特征,以及土地开发强度与时段差异等对污染物浓度的影响。结果表明:隧道中段的污染物浓度最高、隧道出口处的污染物浓度次之、隧道进口处的污染物浓度最低;隧道高峰期间污染物浓度比平峰期间污染物浓度波动大,并且高峰期间污染物浓度大于平峰期间的污染物浓度;污染物浓度在郊区隧道路段最低,在商圈外围隧道路段居中,在商圈中心隧道路段最高; 5条隧道样本的通风效果普遍较差。建议优化隧道中段的通风装置,尤其是增加商圈中心隧道的风机密度,以改善加强隧道中段的通风效果、降低污染物浓度。。     

高原隧道施工工程机械有害气体排放特性

工程机械在高原地区运行时有害气体(尾气)CO、HC等的排放量较大,为了给高原地区隧道施工等地下工程通风设计与污染控制提供科学依据,依托关角隧道工程,对高原隧道施工中所使用的装载机、挖掘机、自卸汽车等内燃设备所排放的有害气体进行了测试,并对测试结果采用多项式拟合的方法进行拟合。研究结果表明:高原环境下工程机械排放的有害气体(尾气)CO、HC排放量以指数方式变化,随着转速增大而增大;过量空气系数φa减小时排放量增大,反之,φa增大时排放量减小。     

高瓦斯特长高铁隧道通风方案设计及监测分析

成都至自贡高铁白云山隧道全长13 340 m,为特长高瓦斯隧道,多工区、多阶段施工通风问题严重制约着隧道运营施工与人员安全。通过工作面最大通风量、最大供风量及沿程风压损失对不同工区施工阶段进行通风计算,设计单工区通风方案及隧道总体贯通顺序,并采用水气分离方法处理地下水及自动安全监控系统实时监测隧道瓦斯浓度。分析表明：施工的大部分时间内,2#～6#斜井的瓦斯浓度均偏低,说明合理的通风方案及工区贯通顺序可以有效降低隧道瓦斯浓度;采用水气分离方法对地下水进行处理,将地下水和瓦斯分别排出,可进一步降低隧道内瓦斯浓度;监控系统对2#、3#和6#斜井出现的瓦斯排放异常情况及时报警提示并断电保护,保证了隧道施工进度及人员安全。针对特长高瓦斯隧道多工区、多阶段施工通风,基于隧道通风方案、贯通顺序、水气分离处理及瓦斯监测等方面建立一套完整的通风监测设计方法,为类似工程提供指导。     

考虑风筒破损对隧道施工过程中CO排出的影响机制

为研究隧道施工通风过程中风筒破损对一氧化碳（CO）排出的影响,依托城开高速鸡鸣隧道,运用孔口流量理论,考虑风筒内流速、孔口与开挖工作面距离和孔口数量三个因素,基于数值模拟方法,研究风筒破损对CO排出的影响。研究表明：在风筒破损面积相同的前提下,漏风率随送风量的增加而增大;开挖工作面处的CO浓度在通风1min后达到峰值,约为3.5%;风筒破损会对隧道内的CO稀释产生滞后效应,滞后时间为1~3min并且送风量越小滞后效应越明显,最终导致距洞口25m范围内的CO浓度高于规范要求;通风长度区域内,三个因素中对CO排出的影响依次为：风筒内流速>孔口与开挖工作面距离>孔口数量;整体隧道内,影响依次为：风筒内流速>孔口与开挖工作面距离>孔口数量。并提出了通风设计和孔洞修补两方面的建议。     

火灾时隧道火风压及其对通风影响的试验研究

借助大比例火灾模型试验，研究了火灾工况下隧道内压力场的发展变化状态及火风压产生的机理，分析了通风速度、火灾规模、隧道坡度和烟流蔓延长度等对火风压的影响规律，以及火灾对隧道通风系统的影响．试验结果表明：火风压随着上述影响因素的增大而单调增大，但增长速率减缓；同时，火灾引起的火风压会极大地影响隧道的正常通风．建议对于长大隧道，发生火灾时，应及时将烟流的蔓延长度控制在尽可能短的范围内，以便减弱火风压对通风系统的影响．