考慮熱交換的大型深埋引水隧洞施工通風模擬.pdf

1、大型深埋引水隧洞工程水文地質條件復雜,施工通風距離長、難度大、組織管理困難。傳統(tǒng)的通風設計通常只研究施工高峰強度下的設備配置,而沒有考慮風量需求的時變性和動態(tài)性以及深埋長隧洞儲熱作用對通風效果的影響,可能造成資源浪費、通風效果差等問題。因此,大型深埋引水隧洞施工通風研究具有重要的理論意義和很強的工程應用價值。
　　針對大型深埋引水隧洞施工通風中存在的具有挑戰(zhàn)性、亟待解決的關鍵科學問題:深埋長隧洞的儲熱作用所導致的通風散煙困難問題、

2、施工通風兩相流模擬的復雜性問題和長風管系統(tǒng)的沿程漏風問題,本文根據施工通風氣固兩相間力學特性、熱力特性及擴散運移特性,建立了綜合考慮氣固熱交換、塵粒間相互耦合作用和沿程漏風影響的大型深埋引水隧洞施工通風氣固兩相流Euler-Lagrange紊流模型,并運用PISO算法對其進行求解。
　　通過與錦屏二級水電站4＃引水隧洞的通風現(xiàn)場實測數(shù)據的對比分析,驗證了深埋引水隧洞施工通風數(shù)學模型的可靠性;同時,進行了網格靈敏性分析,得到了合理的

3、網格劃分方案;結合某水利水電深埋引水隧洞工程,運用系統(tǒng)考慮氣固熱交換、塵粒間相互耦合作用和沿程漏風影響的引水隧洞施工通風氣固兩相流Euler-Lagrange紊流模型進行了施工通風動態(tài)模擬,模擬結果表明:
　　(1)風流在風管出口處形成受限紊動射流,其風流結構可分為射流區(qū)、貼附射流區(qū)、回流區(qū)和渦流區(qū);射流風速沿程逐漸衰減,射流斷面半徑先增大后減小;工作面區(qū)域的風流縱向速度隨著z值的增加而增大。隨著距隧洞出口距離的增加,風管漏風率和

4、風量均沿程逐漸減小。
　　(2)隨著通風時間的增加,隧洞內的空氣以及空氣和隧洞壁面之間進行強烈的對流熱交換,工作面的溫度逐漸下降;當施工通風30min時,通風降溫基本達到施工要求。
　　(3)隧洞表面的換熱系數(shù)隨著通風時間的增加先增大后趨于穩(wěn)定值,工作面換熱系數(shù)最大。工作面的換熱系數(shù)呈由斷面中心向洞壁四周逐漸減小趨勢,而其余斷面的換熱系數(shù)分布與之相反。通過與經驗公式計算值的對比分析,驗證了采用溫度壁面函數(shù)法求解深埋長隧洞的換