高原单洞单线特长铁路隧道施工通风流场模拟
发布时间：2022-10-29 11:47
在国务院批准的《中长期铁路网规划（2016-2025）》中,西部地区的铁路建设得到了加强。西部地区连绵山脉较多,随着西部地区铁路网络的快速建设,特长隧道的修建数量也就逐步增多。西部地区海拔高、气压低、气候寒冷,导致高海拔地区隧道施工通风与平原区存在一定的差异,尤其是隧道内的气流场特性和CO运移扩散规律,因而隧道施工通风就成了亟待解决的问题。基于高海拔特长铁路隧道在施工通风研究方面的迫切需要,本文以在建高海拔单洞单线特长铁路隧道（当金山隧道）为依托,利用数值模拟软件Fluent,选取RNG k-ε湍流模型,采用有限速率模型模拟隧道内CO与空气的耦合作用,考虑大气压和浮力的影响,对高海拔特长铁路隧道采用钻爆法施工过程中爆破产生炮烟在通风排除中的分布扩散规律进行研究分析。同时,运用动网格技术,模拟分析了出碴过程中出碴车尾气（CO）的沿途扩散分布规律。主要研究工作和研究成果有:（1）进行多次现场实测,对隧道内不同作业面的CO、NOX、TSP浓度和通风速度等多个参数进行监测,根据采集数据对隧道环境状况作出评价分析。根据相关规范对隧道通风量进行理论计算,并根据修正理论对高海拔...
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题研究的背景
1.2 隧道施工通风技术研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 研究意义、内容及方法
1.3.1 研究意义
1.3.2 研究方法
1.3.3 存在的问题
1.4 本章小结
2 隧道施工通风的理论基础
2.1 隧道施工通风方式
2.2 国内隧道施工通风案例
2.3 高原隧道通风特点
2.4 依托隧道通风方案
2.4.1 工程概况
2.4.2 隧道进口阶段施工通风方案
2.5 隧道通风量的计算
2.5.1 工作面需风量
2.5.2 高原隧道施工通风风量的修正
2.6 环隙流理论基础
2.7 现场实测
2.7.1 测量仪器及方法
2.7.2 现场数据分析
2.8 本章小结
3 隧道施工通风的数值模拟理论
3.1 CFD软件简介
3.2 数值模拟基本方程
3.2.1 空气流动的基本假定
3.2.2 空气流动的基本方程
3.3 隧道通风湍流模型、算法及后处理技术选取
3.3.1 湍流模型
3.3.2 算法
3.3.3 后处理技术
3.4 动网格技术
3.5 本章小结
4 钻爆法施工隧道爆破流场模拟分析
4.1 几何模型
4.2 数学模型
4.2.1 基本假设
4.2.2 初始条件
4.2.3 边界条件
4.2.4 数值算法
4.3 模拟结果比较分析
4.3.1 轴流风管距掌子面附近速度场及CO浓度场
4.3.2 不同工况下的流速及CO浓度分布
4.3.3 横通道对隧道CO浓度的影响
4.3.4 CO衰减规律分析
4.4 本章小结
5 出碴车尾气扩散模拟研究
5.1 几何模型
5.2 数学模型
5.2.1 基本假设
5.2.2 边界条件
5.2.3 动网格模型的建立
5.2.4 数值模拟算法
5.3 数值模拟结果
5.3.1 模拟方法比选
5.3.2 出碴车特性
5.3.3 出碴过程中隧道内压力场及速度场
5.3.4 出碴车匀速行驶时CO浓度场
5.3.5 出碴车尾部CO衰减规律
5.4 浓度预测
5.5 本章小结
结论与展望
结论
展望
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]公路隧道内运动汽车尾气污染扩散数值仿真研究[J]. 张金贵,贾德生,张东省,王博. 环境监测管理与技术. 2017(01)
[2]基于FLUENT的矿井巷道活塞风效应研究[J]. 王文才,魏丁一,赵晓坤. 中国煤炭. 2016(09)
[3]虹梯关特长公路隧道施工通风节能技术[J]. 李自强,谢文强,王明年,于丽. 铁道科学与工程学报. 2016(04)
[4]井下巷道内矿用防爆车CO排放分布规律数值模拟[J]. 朱红青,沈静,胡瑞丽. 煤矿安全. 2015(12)
[5]兰渝铁路西秦岭隧道TBM施工通风技术探讨[J]. 张利群. 铁道工程企业管理. 2015 (04)
[6]当金山特长隧道设计方案研究[J]. 路仕洋. 隧道建设. 2014(05)
[7]两河口长隧道独头掘进压入式施工通风三维数值模拟[J]. 邓祥辉,刘钊,刘钊春. 土木建筑与环境工程. 2014(02)
[8]大断面掘进压入式风筒最佳高度的数值模拟[J]. 朱红青,朱帅虎,贾国伟. 安全与环境学报. 2014(01)
[9]隧道通风活塞效应数值模拟方法研究[J]. 徐洪涛,邵斌,李贝贝,胡观兴. 上海理工大学学报. 2014(01)
[10]基于动网格的地铁活塞效应非稳态气流模拟[J]. 由世俊,薛鹏,张欢. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2014(02)
博士论文
[1]铁路隧道列车活塞风特性分析及理论研究[D]. 李炎.兰州交通大学 2010
硕士论文
[1]斜沟煤矿井下巷道无轨胶轮车尾气（CO）排放规律数值模拟研究[D]. 孟苗苗.太原理工大学 2016
[2]关角隧道施工机械配套与通风技术研究[D]. 许先亮.兰州交通大学 2015
[3]特长隧道锦屏辅助洞施工通风技术研究[D]. 高辉.西南交通大学 2008
本文编号：3697630
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题研究的背景
1.2 隧道施工通风技术研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 研究意义、内容及方法
1.3.1 研究意义
1.3.2 研究方法
1.3.3 存在的问题
1.4 本章小结
2 隧道施工通风的理论基础
2.1 隧道施工通风方式
2.2 国内隧道施工通风案例
2.3 高原隧道通风特点
2.4 依托隧道通风方案
2.4.1 工程概况
2.4.2 隧道进口阶段施工通风方案
2.5 隧道通风量的计算
2.5.1 工作面需风量
2.5.2 高原隧道施工通风风量的修正
2.6 环隙流理论基础
2.7 现场实测
2.7.1 测量仪器及方法
2.7.2 现场数据分析
2.8 本章小结
3 隧道施工通风的数值模拟理论
3.1 CFD软件简介
3.2 数值模拟基本方程
3.2.1 空气流动的基本假定
3.2.2 空气流动的基本方程
3.3 隧道通风湍流模型、算法及后处理技术选取
3.3.1 湍流模型
3.3.2 算法
3.3.3 后处理技术
3.4 动网格技术
3.5 本章小结
4 钻爆法施工隧道爆破流场模拟分析
4.1 几何模型
4.2 数学模型
4.2.1 基本假设
4.2.2 初始条件
4.2.3 边界条件
4.2.4 数值算法
4.3 模拟结果比较分析
4.3.1 轴流风管距掌子面附近速度场及CO浓度场
4.3.2 不同工况下的流速及CO浓度分布
4.3.3 横通道对隧道CO浓度的影响
4.3.4 CO衰减规律分析
4.4 本章小结
5 出碴车尾气扩散模拟研究
5.1 几何模型
5.2 数学模型
5.2.1 基本假设
5.2.2 边界条件
5.2.3 动网格模型的建立
5.2.4 数值模拟算法
5.3 数值模拟结果
5.3.1 模拟方法比选
5.3.2 出碴车特性
5.3.3 出碴过程中隧道内压力场及速度场
5.3.4 出碴车匀速行驶时CO浓度场
5.3.5 出碴车尾部CO衰减规律
5.4 浓度预测
5.5 本章小结
结论与展望
结论
展望
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]公路隧道内运动汽车尾气污染扩散数值仿真研究[J]. 张金贵,贾德生,张东省,王博. 环境监测管理与技术. 2017(01)
[2]基于FLUENT的矿井巷道活塞风效应研究[J]. 王文才,魏丁一,赵晓坤. 中国煤炭. 2016(09)
[3]虹梯关特长公路隧道施工通风节能技术[J]. 李自强,谢文强,王明年,于丽. 铁道科学与工程学报. 2016(04)
[4]井下巷道内矿用防爆车CO排放分布规律数值模拟[J]. 朱红青,沈静,胡瑞丽. 煤矿安全. 2015(12)
[5]兰渝铁路西秦岭隧道TBM施工通风技术探讨[J]. 张利群. 铁道工程企业管理. 2015 (04)
[6]当金山特长隧道设计方案研究[J]. 路仕洋. 隧道建设. 2014(05)
[7]两河口长隧道独头掘进压入式施工通风三维数值模拟[J]. 邓祥辉,刘钊,刘钊春. 土木建筑与环境工程. 2014(02)
[8]大断面掘进压入式风筒最佳高度的数值模拟[J]. 朱红青,朱帅虎,贾国伟. 安全与环境学报. 2014(01)
[9]隧道通风活塞效应数值模拟方法研究[J]. 徐洪涛,邵斌,李贝贝,胡观兴. 上海理工大学学报. 2014(01)
[10]基于动网格的地铁活塞效应非稳态气流模拟[J]. 由世俊,薛鹏,张欢. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2014(02)
博士论文
[1]铁路隧道列车活塞风特性分析及理论研究[D]. 李炎.兰州交通大学 2010
硕士论文
[1]斜沟煤矿井下巷道无轨胶轮车尾气（CO）排放规律数值模拟研究[D]. 孟苗苗.太原理工大学 2016
[2]关角隧道施工机械配套与通风技术研究[D]. 许先亮.兰州交通大学 2015
[3]特长隧道锦屏辅助洞施工通风技术研究[D]. 高辉.西南交通大学 2008
本文编号：3697630
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