- · 《创新创业理论研究与实[05/28]
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送风井位于隧道中部的半横向分区段通风特性研(6)
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摘要：图6 C2及C3区段风道静压分布曲线Fig. 6 Theoretical calculation results of static pressure in C2 and C3 duct section C2区段风道始端静压应为235.6 Pa，风道内最大静压差降为8
图6 C2及C3区段风道静压分布曲线Fig. 6 Theoretical calculation results of static pressure in C2 and C3 duct section
C2区段风道始端静压应为235.6 Pa，风道内最大静压差降为85.6 Pa。
2.2.3 风道内静压分布形式确定
前面求解得出的区段内静压分布曲线并没有考虑区段间的相互影响与联系。在该工程中，风流由送风井进入后朝向风道两侧流动，具体如图7 所示。
图7 区段间风流关系示意Fig. 7 Difference of air flow direction between air duct and inclined shaft
3个断面间应满足如下关系：
(16)
也即：
实际施工时通过在风井接入口位置设置相应导流措施可以减小该位置处由风流转向所引起的压力损失hw。当不考虑该部分损失时，C1与C2区段始端全压应相等，两者之间静压差即为动压差。代入2区段始端风速容易计算得该差值为21.2 Pa。
图8 理论计算风道静压分布曲线Fig. 8 Theoretical calculation results of static pressure in the whole air duct
考虑到C2区段送风所需压力大于C1区段，送风井接入位置静压应首先满足C2区段始端静压要求。因此将C1区段始端静压修正为256.8 Pa。最终得到的整个匝道范围内的静压和全压分布形式分别如图8和图9所示。
图9 理论计算风道全压分布曲线Fig. 9 Theoretical calculation results of total pressure in the whole air duct
3 数值分析验证
为验证理论计算结果的准确性，利用FLUENT建立三维数值模型对该隧道送风方式进行模拟。三维模型如图10所示。
图10 数值分析模型Fig. 10 Numerical model
1) 模型断面及长度尺寸按照工程实际建立；
2) 风道壁面设置为非滑移wall边界，壁面平均粗糙高度取为3 mm[14]；
3) 风道内按20 m间距设置1 m2的风阀，风阀设为velocity-inlet边界；
4) 计算采用湍流模型为k?ε(real)。
计算时通过控制风阀风速实现各区段内风量的均匀输送。当C3区段末端静压为150Pa时，数值计算与理论计算所得到的风道内静压和全压对比结果分别如图11和图12所示。
图11 风道静压分布对比曲线Fig. 11 Comparison of static pressure between numerical and theoretical calculation results in the whole air duct
图12 风道全压分布对比曲线Fig. 12 Comparison of total pressure between numerical and theoretical calculation results in the whole air duct
根据图12，数值计算得到的C2和C3区段静压分布与理论计算结果基本吻合，C1区段内静压分布大于理论计算结果，二者之间差值约为11 Pa。这是由于理论计算中没有考虑风流转向所引起的压力损失所导致的。然而从计算结果来看，由于C2一侧风速较大，因此产生的压力损失相比C1一侧要大，但是差值与风道始端全压相比较小，仅为后者的4.3%。同时，考虑到施工时施作相应导流措施的情况下该值可能更小，因此将送风井两端全压视为相等是可行的。也即表明该通风方式下，风机提供全压在满足通风压力较高的C2与C3区段时，C1区段通风需求也能满足。
4 送风井位置对风机压力的影响分析
半横向通风中，风机需要提供的全压包括风道内的静压差、风道始端动压、风道末端静压以及连接风道内的压力损失。前面3部分压力是风流在风道范围内流动所必需的。本工程中该部分压力为：
为分析该隧道送风井设置方式在减小风机压力方面的优势，对送风井位于隧道C1和C3末端的情况进行风道压力分析。各情况下的送风井位置对比情况如图13所示。
1) 送风井位于C1末端
当送风井位于C1末端，风道内风速分布形式如图14所示。
图14 送风井位于C1端时风道内的风速分布曲线Fig. 14 Flow velocity in air duct when inclined shaft is built at the end of C1 section
将风速分布曲线代入前面推导得到的静压求解公式后计算得到的风道始端静压为721 Pa，风道内最大静压差为571 Pa，静压分布曲线如图15 所示。
该送风方式下风道内流动所需风机压力为：
2) 送风井位于C3末端
当送风井位于C3末端，风道内风速分布形式如图16所示。
图15 送风井位于C1端时风道内的静压分布曲线Fig. 15 Theoretical calculation results of static pressure in C1 duct section
图16 送风井位于C3端时风道内的风速分布曲线Fig. 16 Flow velocity in air duct when inclined shaft is built at the end of C3 section
经计算，该送风方式下风道始端静压为468 Pa，风道内最大静压差为318 Pa，静压分布曲线如图17所示。
文章来源：《创新创业理论研究与实践》 网址: http://www.cxcyllyjysj.cn/qikandaodu/2020/1228/671.html