[發明專利]曲線隧道通風沿程阻力的確定方法

無效

• 申請號: 201010180457.7
• 申請日: 2010-05-21
• 公開（公告）號: CN101864978A
• 公開（公告）日: 2010-10-20
• 發明（設計）人: 王明年;王峰;郭春;于麗;劉大剛;童建軍;張安睿
• 申請（專利權）人: 王明年
• 主分類號: E21F1/00
• 分類號: E21F1/00;G06F17/50
• 代理公司: 成都市輔君專利代理有限公司 51120
• 代理人: 劉冰心

1.曲線隧道通風沿程阻力的確定方法，其特征是該方法包括如下步驟：

1)分析直線隧道沿程阻力h_f的確定方法為：

hf=λ·ld·v22g---(A)]]>

上式中：l為隧道長度m；d為隧道斷面當量直徑m；v為隧道內斷面平均速度m/s；g為重力加速度m/s²；λ為隧道沿程阻力系數；

2)采用計算流體力學CFD方法，利用大型流體力學軟件FLUENT，建立如下模型：

①計算曲線隧道沿程阻力的數學模型，應用了連續性方程、動量方程和k-ε湍流模型；

②建立不同半徑曲線隧道和直線隧道的幾何模型：建立的曲線半徑R選為150m、300m、400m、600m、1000m、1200m、2000m、5000m和10000m的曲線隧道幾何模型，模型的長度為1800m；

③建立不同半徑曲線隧道空間內氣體流動的物理模型，建立該物理模型時在隧道各處取的邊界條件如下：隧道入口為速度邊界條件，隧道出口為壓力邊界條件，隧道壁面和地面為靜止的壁面邊界條件，壁面粗糙度Δ根據設計施工要求選擇相應的粗糙度；

3)依據上述模型和方法，分別按隧道壁面兩種極限粗糙度Δ＝0.8mm和Δ＝8mm對不同半徑曲線隧道沿程阻力系數λ、λ/λ_直線進行三維數值模擬計算；

4)根據上述計算結果，確定曲線隧道空氣流動穩定距離段ΔL內的沿程阻力h_f和對應的沿程阻力系數λ_f，步驟如下：

①在以上各個曲線隧道模型和直線隧道中分別選取距入口斷面L₁＝600m和L₂＝1200m的兩斷面S₁、S₂，分別確定出兩斷面的平均空氣壓力P₁、P₂，兩斷面空氣壓差P₂-P₁即為兩斷面間的沿程阻力h_f；

②根據上述確定的沿程阻力h_f和上述沿程阻力h_f的確定公式(A)，便可確定出對應的不同半徑曲線隧道內沿程阻力系數λ_f和直線隧道沿程阻力系數λ_直線，并獲得穩定距離段ΔL段內曲線與直線隧道沿程阻力系數的比值λ/λ_直線；

5)由獲得的上述穩定距離段ΔL段內的曲線與直線隧道沿程阻力系數的比值λ/λ_直線得出：①曲線隧道半徑R大于2000m時，沿程阻力系數曲線與直線隧道相差較小；②當曲線隧道半徑R小于2000m時，曲線比直線隧道沿程阻力系數隨半徑的減小迅速增大，通過對半徑小于2000m時，曲線與直線隧道沿程阻力系數的比值進行非線形擬合，得出；

λ/λ_直線(R)＝1.8235R^-0.078λ(R)＝1.8235λ_直線R^-0.078????(B)

6)將公式(B)函數再代入公式(A)，便確定出不同半徑曲線隧道沿程阻力h_f(R)。