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现代隧道技术 2024, Vol. 61 Issue (3) :53-60    DOI:
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分叉隧道合流段流动特征及局部损失特性研究
(1.浙江大学平衡建筑研究中心,杭州 310007;2.浙江省海洋岩土工程与材料重点实验室,杭州 310058; 3.浙江大学中原研究院,郑州 450000;4.宁海县公路与运输管理中心,宁波 315600; 5.西安石油大学电子工程学院,西安 710065)
Study on the Flow Characteristics and Local Loss Characteristics of the Confluence Segment of Bifurcate Tunnel
(1. Center for Balance Architecture, Zhejiang University, Hangzhou 310007; 2. Key Laboratory of Offshore Geotechnical and Material Engineering of Zhejiang Province, Hangzhou 310058; 3. Zhejiang University Zhongyuan Institute, Zhengzhou 450000;4. Highway and Transportation Management Center of Ninghai County, Ningbo 315600;5. School of Electronic Engineering, Xi'an Shiyou University, Xi'an 710065)
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摘要 进口匝道的存在导致隧道内空气出现合流现象,掌握合流段空气的流动特征和损失特性是分叉隧道通风设计的基础。针对夹角为5°~15°的分叉隧道,采用CFD方法和比尺模型试验研究合流比q和夹角θ对合流段空气流动和局部损失的影响。结果表明:随着q增大,主线局部损失系数ξ21迅速减小,而匝道局部损失系数ξ31则先迅速增大后趋于稳定。当合流前主线与匝道风量比Q大于两者截面积比φ时,ξ21主要受流线弯曲的影响,ξ31主要受射流增压作用的影响;当Q < φ时,ξ21和ξ31的主控因素则互换。在q较小时,ξ21、ξ31基本不随合流夹角θ变化;在q较大时,随着θ增大ξ21基本保持不变,而ξ31减小。提出了可准确预测夹角为5°~15°分叉隧道合流段局部损失系数的半经验公式,弥补了分叉隧道合流通风设计理论的不足。
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关键词分叉隧道   合流段   CFD   比尺模型试验   局部损失   预测模型     
Abstract: Presence of entrance ramp will lead to air confluence in the tunnel, so understanding the flow characteris? tics and loss characteristics of air in the confluence segment is a prerequisite for ventilation design of a bifurcate tunnel. For a bifurcate tunnel with 5°~15° included angle, the CFD method and scale model are used in the experimental study on how the confluence ratio q and included angle θ will impact the air flow and local loss in the confluence segment. As the results indicate: As q increases, the local loss coefficient ξ21 of the main line quickly decreases,while the local loss coefficient ξ31 of the ramp first increases quickly and then stabilizes. Before confluence, if the air volume ratio Q between the main line and ramp is greater than the sectional area ratio φ between them, ξ21 is mainly affected by the flow line bending, and ξ31 is mainly affected by the jet flow pressurization; if Q < φ, the main controlling factors of ξ21 and ξ31 are interchanged. If q is small, ξ21 and ξ31 will essentially remain unchanged even when the confluence included angle θ changes; if q is big, then as θ increases, ξ21 essentially remains unchanged, while ξ31 decreases. A semi-empirical formula is proposed that can accurately predict the local loss coefficient of the confluence segment of a bifurcate tunnel with 5°~15° included angle. This formula fills the gap in the design theory for confluence ventilation of bifurcate tunnel.
KeywordsBifurcate tunnel,   Confluence segment,   CFD,   Scale model test,   Local loss,   Prediction model     
基金资助:陕西省自然科学基础研究计划(2023-JC-YB-378);宁波市交通运输科技项目(202113).
作者简介: 陈泽恩(1997-),男,硕士研究生,主要从事隧道通风设计等研究工作,E-mail:zechen_1127@163.com. 通讯作者:吴 珂(1979-),男,博士,副教授,博士生导师,主要从事交通环境与安全等方面的研究工作,E-mail:wuke@zju.edu.cn.
引用本文:   
.分叉隧道合流段流动特征及局部损失特性研究[J]  现代隧道技术, 2024,V61(3): 53-60
.Study on the Flow Characteristics and Local Loss Characteristics of the Confluence Segment of Bifurcate Tunnel[J]  MODERN TUNNELLING TECHNOLOGY, 2024,V61(3): 53-60
链接本文:  
http://www.xdsdjs.com/CN/      或     http://www.xdsdjs.com/CN/Y2024/V61/I3/53
 
没有本文参考文献
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