青島膠州灣海底隧道通風(fēng)物理模型試驗(yàn)研究二〇一〇年十一月六日·長(zhǎng)沙技術(shù)交流匯報(bào)國(guó)家山區(qū)公路工程技術(shù)研究中心招商局重慶交通科研設(shè)計(jì)院

匯報(bào)人：鄧欣一、物理模型試驗(yàn)研究的必要性二、通風(fēng)物理模型的建立三、物理模型試驗(yàn)方案及結(jié)論主要內(nèi)容一、物理模型試驗(yàn)研究的必要性隧道終點(diǎn)左線接線起點(diǎn)隧道起點(diǎn)右線接線起點(diǎn)■工程概況①海底段結(jié)構(gòu)平安較山嶺隧道尤為重要，但通風(fēng)系統(tǒng)對(duì)于運(yùn)營(yíng)平安及防災(zāi)排煙功能的要求一致；②洞口的環(huán)境保護(hù)較山嶺隧道更為嚴(yán)格，通風(fēng)方案的選擇應(yīng)充分考慮隧道洞口環(huán)境狀況；③城市市政道路對(duì)隧道交通流的影響，洞外交通條件將影響洞內(nèi)的最不利通風(fēng)工況確定。存在的問題：〔1〕多豎井聯(lián)合分段縱向式通風(fēng)方式的氣流組織、系統(tǒng)配置、運(yùn)營(yíng)調(diào)節(jié)等實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)較少；〔2〕豎井底氣流的竄、回流，分岔隧道的氣流組織等相對(duì)難以計(jì)算和控制；〔3〕洞口集中排風(fēng)的通風(fēng)效率問題。■

通風(fēng)系統(tǒng)模型實(shí)驗(yàn)的必要性存在的問題：〔1〕多豎井聯(lián)合分段縱向式通風(fēng)方式的氣流組織、系統(tǒng)配置、運(yùn)營(yíng)調(diào)節(jié)等實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)較少；〔2〕豎井底氣流的竄、回流，分岔隧道的氣流組織等相對(duì)難以計(jì)算和控制；〔3〕洞口集中排風(fēng)的通風(fēng)效率問題?！?/p>

通風(fēng)系統(tǒng)模型實(shí)驗(yàn)的必要性存在的問題：〔1〕多豎井聯(lián)合分段縱向式通風(fēng)方式的氣流組織、系統(tǒng)配置、運(yùn)營(yíng)調(diào)節(jié)等實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)較少；〔2〕豎井底氣流的竄、回流，分岔隧道的氣流組織等相對(duì)難以計(jì)算和控制；〔3〕洞口集中排風(fēng)的通風(fēng)效率問題?！?/p>

通風(fēng)系統(tǒng)模型實(shí)驗(yàn)的必要性——影響通風(fēng)系統(tǒng)規(guī)模、運(yùn)營(yíng)效果、關(guān)乎隧道平安與節(jié)能的重要問題。物理模型試驗(yàn)是解決工程復(fù)雜問題的最為直觀、有效的手段。二、物理模型的建立及系統(tǒng)構(gòu)成■

物理模型的設(shè)計(jì)三個(gè)相似——模型與原型兩個(gè)力學(xué)體系的相似性〔1〕幾何相似〔2〕運(yùn)動(dòng)相似〔3〕動(dòng)力相似〔1〕流體不可壓〔2〕流體聯(lián)系性假設(shè)〔3〕流體流動(dòng)為穩(wěn)定流〔4〕流體流動(dòng)遵守能量守恒定律四個(gè)假設(shè)——模型更集中地表達(dá)原型的特征雷諾準(zhǔn)那么對(duì)于隧道通風(fēng)氣流來說，在幾何相似前提下，使模型流動(dòng)成為充分開展的紊流，是與原型流動(dòng)保持相似的唯一條件。建模■

物理模型的設(shè)計(jì)物理模型規(guī)模：大比例尺1：10比尺名稱線性比尺λl面積比尺λA速度比尺λv壓力比尺λp模型：原型1：101：1021：11：1■

物理模型的設(shè)計(jì)微壓計(jì)測(cè)量系■

物理模型系統(tǒng)的構(gòu)成智能風(fēng)速儀三、物理模型試驗(yàn)方案及結(jié)論◆模型系統(tǒng)的根本性能實(shí)驗(yàn)〔1〕沿程阻力損失系數(shù)試驗(yàn)〔2〕隔柵阻力系數(shù)試驗(yàn)〔3〕射流風(fēng)機(jī)等效作用試驗(yàn)〔4〕智能風(fēng)速儀測(cè)量風(fēng)速穩(wěn)定時(shí)間實(shí)驗(yàn)〔5〕模型的斷面風(fēng)速試驗(yàn)◆通風(fēng)系統(tǒng)的工況實(shí)驗(yàn)〔1〕設(shè)計(jì)方案最不利工況下的可行性驗(yàn)證試驗(yàn)〔2〕通風(fēng)系統(tǒng)在不同工況下的適應(yīng)性試驗(yàn)■

物理模型試驗(yàn)方案檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷南嗨菩源_保測(cè)試數(shù)據(jù)的可信度、可靠性◆豎井底竄流、回流問題分析■

試驗(yàn)結(jié)論分析隧道豎井底短道段的氣流組織直接影響通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行的有效性。——通過模型試驗(yàn)合理確定井底竄流量◆豎井底竄流、回流問題分析3＃豎井短道段2＃豎井短道段◆豎井底竄流、回流問題分析當(dāng)3＃豎井短道段〔第一單元〕風(fēng)速數(shù)值大于1.0m/s那么主要為竄流，小于1.0m/s那么主要為回流；

當(dāng)2＃豎井短道段〔第二單元〕風(fēng)速數(shù)值大于1.2m/s那么主要為竄流，小于1.2m/s那么主要為回流。3＃豎井短道段：當(dāng)Qs1/Qr1＞0.184、Qs1/Qr2＞0.192時(shí)，竄流現(xiàn)象；當(dāng)Qs1/Qr1＜0.184、Qs1/Qr2＜0.192時(shí)，回流現(xiàn)象。2＃豎井短道段：當(dāng)Qs2/Qr2＞0.188、

Qs2/Qr3＞0.215時(shí)，竄流現(xiàn)象；當(dāng)Qs2/Qr2＜0.188、Qs2/Qr3＜0.215時(shí)，回流現(xiàn)象?！?#豎井集中排風(fēng)試驗(yàn)現(xiàn)象分析■

試驗(yàn)結(jié)論分析調(diào)整1＃排風(fēng)井風(fēng)機(jī)功率：〔1〕對(duì)1＃排風(fēng)口上游各段的風(fēng)速和風(fēng)量變化影響甚微；〔2〕隨著1＃井排風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的增大，下游段回流風(fēng)量迅速增大?！?#豎井集中排風(fēng)試驗(yàn)現(xiàn)象分析■

試驗(yàn)結(jié)論分析解決方案：〔1〕調(diào)整1＃豎井位置至少距離洞口400m以上；〔2〕排風(fēng)口上游側(cè)增設(shè)射流風(fēng)機(jī)?！舴植聿繗饬鹘M織研究■

試驗(yàn)結(jié)論分析試驗(yàn)現(xiàn)象：分岔部后的風(fēng)量隨著該段動(dòng)力的增加而增大。試驗(yàn)結(jié)論：加設(shè)射流風(fēng)機(jī)，滿足不利工況下的汽車交通風(fēng)通風(fēng)動(dòng)力缺乏的氣流分配要求。物理模型試驗(yàn)可以直觀地解決工程復(fù)雜問題——特殊結(jié)構(gòu)段的氣流組織、氣流分配問題——分析風(fēng)道、風(fēng)口、斷面變化型式的影響——系統(tǒng)風(fēng)機(jī)功率配置、系統(tǒng)運(yùn)行方案的組合■

結(jié)語(yǔ)由于我國(guó)在隧道通風(fēng)技術(shù)方面的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)缺乏，在復(fù)雜通風(fēng)方案的設(shè)