长大公路隧道热环境特性及影响因素研究
发布时间：2022-10-15 13:40
随着我国交通建设事业的快速发展,长大公路隧道不断增多,机动车在隧道内行驶过程中排出大量的废热,致使隧道内的热环境不断恶化。隧道内空气温度过高会严重影响隧道内各类设备及机动车的正常运行,对人们的生命财产安全造成威胁。因此,对长大公路隧道的热环境进行研究对公路隧道的安全运营具有重要意义。本课题综合考虑了长大公路隧道热环境内外扰因素,对隧道热环境的形成机理进行了分析,分别建立隧道内空气流场、空气与隧道内壁面对流换热、隧道围岩传热的物理模型。采用前处理软件Gambit建立单向长大公路隧道几何模型并进行网格划分,导入流体模拟仿真软件Fluent对隧道内流场和温度场进行模拟计算。通过对单向长大公路隧道内空气温度场和围岩温度场进行全年的模拟研究发现,隧道内空气沿通风方向逐渐升温,在隧道出口处空气温度达到峰值并且存在滞后性,隧道围岩在隧道运营初期吸收隧道内热量,一定程度上控制隧道内空气的温度,隧道围岩温度响应滞后性更大。分别针对通风方式、围岩条件、交通量三种影响因素对隧道热环境进行模拟研究,分析不同影响因素对隧道内空气温度场和隧道围岩温度场的分布和变化规律的影响。研究表明,相对于全射流通风方式,通风井...
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 隧道内降温的主要方法
1.3 国内外研究现状及发展趋势
1.3.1 隧道内的通风标准
1.3.2 关于对隧道温度场模拟和实测的研究
1.3.3 关于隧道热环境计算方法的研究
1.3.4 关于隧道热湿环境影响因素分析的研究
1.3.5 关于控制隧道热湿环境通风或冷却策略的研究
1.4 研究内容、研究方法及技术路线
1.4.1 研究内容
1.4.2 研究方法
1.4.3 技术路线
第二章 长大公路隧道流场理论计算和温度场的物理模型
2.1 隧道气流理论
2.1.1 计算流体力学理论基础
2.1.2 湍流基本方程
2.1.3 单向长大公路隧道射流纵向式通风计算
2.2 隧道温度场物理模型
2.2.1 隧道内空气温度场的物理模型
2.2.2 隧道围岩温度场的物理模型
2.2.3 隧道内壁面对流换热机理
2.3 本章小结
第三章 典型单向长大公路隧道热环境的模拟模型的建立及参数设置
3.1 Fluent软件介绍
3.2 网格的划分及边界条件的定义
3.2.1 几何模型的建立
3.2.2 网格的划分
3.2.3 边界条件的定义
3.3 Fluent求解器的关键设置
3.3.1 Fluent求解器的类型选择
3.3.2 Fluent数学模型的选择
3.3.3 初始条件的设置
3.3.4 时间步长的选取
3.4 关键计算参数的确定
3.4.1 隧道内散热量的确定
3.4.2 隧道内通风量的确定
3.4.3 隧道外气象参数的确定
3.4.4 岩土的热物性参数
3.5 本章小结
第四章 典型单向长大公路隧道热环境特性及影响因素数值模拟分析
4.1 典型单向长大公路隧道的流场数值模拟
4.2 典型单向长大公路隧道热环境影响因素分析
4.2.1 通风方式对单向长大公路隧道温度场的影响
4.2.2 围岩条件对单向长大公路隧道温度场的影响
4.2.3 交通量对单向长大公路隧道温度场的影响
4.3 典型单向长大公路隧道热环境远景预测
4.4 本章小结
结论与展望
研究成果与结论
研究成果
研究结论
展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]西安地区土壤源热泵地埋管换热的岩土影响因素区域分布[J]. 官燕玲,张小刚,梁草茹,王玮,张宇昊. 西北大学学报(自然科学版). 2016(04)
[2]城市公路隧道通风设计中的温度控制初探[J]. 文韬. 建筑热能通风空调. 2015(06)
[3]特长公路隧道互补式通风模式[J]. 夏丰勇,谢永利,王亚琼,胡彦杰. 交通运输工程学报. 2014(06)
[4]高原高地热隧道热害防治安全施工技术[J]. 王建平. 中小企业管理与科技(上旬刊). 2014(04)
[5]特长铁路隧道全年运行热环境模拟分析[J]. 袁艳平,雷波,马国川,曹晓玲. 中国科技论文. 2013(05)
[6]夏季最热月铁路隧道内空气温度预测用外界计算温度的选择[J]. 袁艳平,马国川,雷波,曹晓玲. 暖通空调. 2012(12)
[7]城市道路隧道空气温度计算方法[J]. 孙文昊. 地下空间与工程学报. 2012(05)
[8]单洞特长铁路隧道防灾通风研究[J]. 田峰,王海桥,朱祝龙. 地下空间与工程学报. 2012(S1)
[9]公路隧道通风技术现状及发展趋势[J]. 杨超,王志伟. 地下空间与工程学报. 2011(04)
[10]单线铁路隧道无砟道床施工[J]. 张健,付廷达. 中国新技术新产品. 2011(14)
硕士论文
[1]秦岭山区公路隧道进出口段路面温度场研究[D]. 王瑜.长安大学 2012
[2]单线铁路隧道内热湿环境模拟[D]. 马国川.西南交通大学 2011
[3]铁路隧道内热湿环境与通风研究[D]. 史晓蕾.西南交通大学 2007
[4]寒区公路隧道温度场特征研究[D]. 王余富.长安大学 2006
本文编号：3691411
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 隧道内降温的主要方法
1.3 国内外研究现状及发展趋势
1.3.1 隧道内的通风标准
1.3.2 关于对隧道温度场模拟和实测的研究
1.3.3 关于隧道热环境计算方法的研究
1.3.4 关于隧道热湿环境影响因素分析的研究
1.3.5 关于控制隧道热湿环境通风或冷却策略的研究
1.4 研究内容、研究方法及技术路线
1.4.1 研究内容
1.4.2 研究方法
1.4.3 技术路线
第二章 长大公路隧道流场理论计算和温度场的物理模型
2.1 隧道气流理论
2.1.1 计算流体力学理论基础
2.1.2 湍流基本方程
2.1.3 单向长大公路隧道射流纵向式通风计算
2.2 隧道温度场物理模型
2.2.1 隧道内空气温度场的物理模型
2.2.2 隧道围岩温度场的物理模型
2.2.3 隧道内壁面对流换热机理
2.3 本章小结
第三章 典型单向长大公路隧道热环境的模拟模型的建立及参数设置
3.1 Fluent软件介绍
3.2 网格的划分及边界条件的定义
3.2.1 几何模型的建立
3.2.2 网格的划分
3.2.3 边界条件的定义
3.3 Fluent求解器的关键设置
3.3.1 Fluent求解器的类型选择
3.3.2 Fluent数学模型的选择
3.3.3 初始条件的设置
3.3.4 时间步长的选取
3.4 关键计算参数的确定
3.4.1 隧道内散热量的确定
3.4.2 隧道内通风量的确定
3.4.3 隧道外气象参数的确定
3.4.4 岩土的热物性参数
3.5 本章小结
第四章 典型单向长大公路隧道热环境特性及影响因素数值模拟分析
4.1 典型单向长大公路隧道的流场数值模拟
4.2 典型单向长大公路隧道热环境影响因素分析
4.2.1 通风方式对单向长大公路隧道温度场的影响
4.2.2 围岩条件对单向长大公路隧道温度场的影响
4.2.3 交通量对单向长大公路隧道温度场的影响
4.3 典型单向长大公路隧道热环境远景预测
4.4 本章小结
结论与展望
研究成果与结论
研究成果
研究结论
展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]西安地区土壤源热泵地埋管换热的岩土影响因素区域分布[J]. 官燕玲,张小刚,梁草茹,王玮,张宇昊. 西北大学学报(自然科学版). 2016(04)
[2]城市公路隧道通风设计中的温度控制初探[J]. 文韬. 建筑热能通风空调. 2015(06)
[3]特长公路隧道互补式通风模式[J]. 夏丰勇,谢永利,王亚琼,胡彦杰. 交通运输工程学报. 2014(06)
[4]高原高地热隧道热害防治安全施工技术[J]. 王建平. 中小企业管理与科技(上旬刊). 2014(04)
[5]特长铁路隧道全年运行热环境模拟分析[J]. 袁艳平,雷波,马国川,曹晓玲. 中国科技论文. 2013(05)
[6]夏季最热月铁路隧道内空气温度预测用外界计算温度的选择[J]. 袁艳平,马国川,雷波,曹晓玲. 暖通空调. 2012(12)
[7]城市道路隧道空气温度计算方法[J]. 孙文昊. 地下空间与工程学报. 2012(05)
[8]单洞特长铁路隧道防灾通风研究[J]. 田峰,王海桥,朱祝龙. 地下空间与工程学报. 2012(S1)
[9]公路隧道通风技术现状及发展趋势[J]. 杨超,王志伟. 地下空间与工程学报. 2011(04)
[10]单线铁路隧道无砟道床施工[J]. 张健,付廷达. 中国新技术新产品. 2011(14)
硕士论文
[1]秦岭山区公路隧道进出口段路面温度场研究[D]. 王瑜.长安大学 2012
[2]单线铁路隧道内热湿环境模拟[D]. 马国川.西南交通大学 2011
[3]铁路隧道内热湿环境与通风研究[D]. 史晓蕾.西南交通大学 2007
[4]寒区公路隧道温度场特征研究[D]. 王余富.长安大学 2006
本文编号：3691411
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