雪峰山隧道通風(fēng)三維CFD局部仿真優(yōu)化

1、雪峰山隧道通風(fēng)三維cfd局部仿真優(yōu)化 李躍軍1 羅衛(wèi)華2 甘建國2 仇玉良3 章玉偉4（1.湖南省交通科學(xué)研究院； 2. 邵懷高速公路建設(shè)開發(fā)有限公司； 3.長安大學(xué)）摘要：介紹了三維cfd仿真軟件，對不同的軸流風(fēng)機(jī)與通風(fēng)道連接形式， 風(fēng)道內(nèi)壁半徑r與風(fēng)道當(dāng)量直徑d比值及導(dǎo)流板設(shè)置進(jìn)行了仿真計算分析，提出了通風(fēng)系統(tǒng)局部優(yōu)化建議。關(guān)鍵詞： 隧道通風(fēng) 局部仿真 優(yōu)化0 三維cfd仿真軟件簡介計算流體動力學(xué)(computational fluid dynamics)在近40年得到了迅猛發(fā)展。一方面是解決實際問題的需要；另一方面得益于計算機(jī)技術(shù)的飛躍發(fā)展和巨型計算機(jī)的出現(xiàn)。計算流體動力學(xué)是多種領(lǐng)域的交

2、叉學(xué)科，它所涉及的學(xué)科有流體力學(xué)、偏微分方程的數(shù)學(xué)理論、計算幾何、數(shù)值分析、計算科學(xué)等等。其基本思想是采用一定的計算方法（如差分方法等）求解流體力學(xué)ns方程?；谟嬎懔黧w動力學(xué)的基本思想，國際上出現(xiàn)了許多計算流體動力學(xué)通用軟件，包括fluent、phoencis 、cfx以及cfdesign等。課題組采用了國際上通用的計算流體動力學(xué)軟件cfdesign對雪峰山特長公路隧道進(jìn)行了仿真模擬分析計算。cfdesign是英國著名的blue bridge numerics 公司的主導(dǎo)產(chǎn)品。cfdesign軟件主要是用來解決與熱傳導(dǎo)、流體運動相關(guān)的工程設(shè)計問題。cfdesign3.1主要包含三個模塊：cf

3、design modeler、cfdesign solver和cfdisplay。 cfdesign具有解決與流體運動相關(guān)的以下一系列問題的功能和特征，包括：a. 二維平面、軸對稱和三維空間流體問題b. 可壓縮和不可壓縮流體的計算問題包括次音速、接近音速和超音速流體運動的問題c. 穩(wěn)定狀態(tài)和短暫狀態(tài)流體運動問題包括邊界條件隨時間變化的流體問題d. 紊流和層流問題e. 可以采用笛卡爾坐標(biāo)和圓柱坐標(biāo)進(jìn)行分析f. 牛頓流和非牛頓流的分析g. 外部流體和內(nèi)部流體 任何一個軟件在正式運用到實際科學(xué)研究前，必須對該軟件可靠性進(jìn)行嚴(yán)格的測試計算。課題組在采用cfdesign進(jìn)行具體的公路隧道通風(fēng)仿真模擬前，

4、對cfdesign軟件進(jìn)行了大量的測試和驗算。通過建立一定的計算模型，同時采用理論計算和cfdesign數(shù)值模擬的方法進(jìn)行分析。結(jié)果證明采用cfdesign進(jìn)行仿真計算是可行的，同時其計算結(jié)果也是可信的。其中，采用圓管段進(jìn)行軟件驗算和測試的算例如下：幾何參數(shù)：圓管段斷面半徑：1m圓管段長度：100m計算參數(shù)：圓管段入口流速：30m/s圓管段出口壓強(qiáng)：0pa計算模型如下：計算平面圖計算結(jié)果如下表： 指標(biāo)斷面流量平均速率相對靜壓絕對靜壓絕對總壓入口72.822923.5375358.88101682.8102000.2出口70.001623.3440101325101745在計算過程中取管段壁面平

5、均粗糙度為3mm。則根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范可以有如下計算公式：式中： 平均壁面粗糙度（mm） 隧道斷面當(dāng)量直徑 通過以上公式可以計算出直線型、斷面不變的隧道沿程阻力損失為：式中： 隧道長度為隧道內(nèi)平均速度隧道斷面當(dāng)量直徑 則可以計算如下：則而通過cfdesign計算到壓力損失為：358.88pa.比較以上計算兩者的相對誤差為2.915%。由此可見采用cfdesign進(jìn)行公路隧道通風(fēng)仿真模擬是可行的，同時其結(jié)果也是可信的。1 軸流風(fēng)機(jī)與通風(fēng)道連接形式的仿真分析雪峰山特長公路隧道通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計中，考慮到因為近遠(yuǎn)期交通量對隧道需風(fēng)量要求不同，同一風(fēng)道內(nèi)可能平行布置兩臺軸流風(fēng)機(jī)，近期需風(fēng)量小，可先安裝一臺。由此就

6、產(chǎn)生了如何確定近期單臺軸流風(fēng)機(jī)與通風(fēng)道連接的問題，可以有兩種連接形式： 單臺軸流風(fēng)機(jī)與通風(fēng)道部分連接； 單臺軸流風(fēng)機(jī)與通風(fēng)道完全連接。課題組對以上兩種連接結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行了有限元分析模擬。采用計算流體動力學(xué)（cfd）軟件cfdesign建立了相應(yīng)計算模型并進(jìn)行仿真分析。得到一系列可以指導(dǎo)雪峰山特長公路隧道通風(fēng)設(shè)計的結(jié)果。1.1 單臺軸流風(fēng)機(jī)與通風(fēng)道部分連接的分析通過流體動力學(xué)（cfd）軟件cfdesign建立了以下計算模型： 三維計算模型 模型側(cè)視圖 模型俯視圖建立的計算流體動力學(xué)（cfd）有限元分析模型中，為了能夠盡量再現(xiàn)實際工程情況，模型采用的尺寸均參照雪峰山特長公路隧道通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計所給定值。

7、同時為了保證有限元分析能夠收斂，對模型容易導(dǎo)致計算發(fā)散的局部區(qū)域進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。進(jìn)行了2種工況的計算。模型幾何參數(shù)：通風(fēng)道長度：50m通風(fēng)道漸變段長度：4m連接段長度：7.35 m軸流風(fēng)機(jī)斷面積：3.10833m2工況：軸流風(fēng)機(jī)流量：114m3/s可得以下計算結(jié)果：工況各斷面計算結(jié)果表 指標(biāo)斷面流量平均速率相對靜壓絕對靜壓絕對總壓風(fēng)道入口114.8565.175310101325101344風(fēng)道出口116.3827.166570101325101364風(fēng)機(jī)入口112.36129.4201-1097.55100227100848風(fēng)機(jī)出口114.48129.4591112.2258101437.22

8、57102008.3工況：軸流風(fēng)機(jī)流量：164m3/s可得以下計算結(jié)果：工況各斷面計算結(jié)果表 指標(biāo)斷面流量平均速率相對靜壓絕對靜壓絕對總壓風(fēng)道入口164.2367.398350101325101364風(fēng)道出口166.25810.23920101325101404風(fēng)機(jī)入口160.51642.0287-2224.5199100.5100366風(fēng)機(jī)出口163.54542.0845130.061101455.061102720.561.2 單臺軸流風(fēng)機(jī)與通風(fēng)道完全連接的仿真模擬通過計算流體動力學(xué)（cfd）軟件cfdesign建立了以下計算模型，進(jìn)行了2種工況的計算。模型幾何參數(shù)：通風(fēng)道長度：50m通風(fēng)

9、道漸變段長度：4m連接段長度：7.35 m軸流風(fēng)機(jī)斷面積：3.10833m2 三維計算模型模型俯視圖模型側(cè)視圖工況：軸流風(fēng)機(jī)流量：164m3/s可得以下計算結(jié)果：工況各斷面計算結(jié)果表 指標(biāo)斷面流量平均速率相對靜壓絕對靜壓絕對總壓風(fēng)道入口114.7185.100180101325101344風(fēng)道出口117.2777.245040101325101364風(fēng)機(jī)入口114.48129.4591-960.073100365100986風(fēng)機(jī)出口114.48129.4591160.735101486102107工況 ：軸流風(fēng)機(jī)流量：114m3/s可得以下計算結(jié)果：工況各斷面計算結(jié)果表 指標(biāo)斷面流量平均速率相

10、對靜壓絕對靜壓絕對總壓風(fēng)道入口163.8047.413850101325101365風(fēng)道出口167.55510.36850101325101406風(fēng)機(jī)入口163.54542.0845-1671.9399653.1100921風(fēng)機(jī)出口163.54542.0845228.8491015541028211.3 仿真計算結(jié)果分析計算結(jié)果匯總?cè)缦拢河嬎憬Y(jié)果匯總表工況 指標(biāo)連接形式風(fēng)機(jī)需要提供的壓強(qiáng) 工況部分連接1097.551.1432完全連接960.073工況部分連接2224.511.3305完全連接1671.93 由以上數(shù)據(jù)可以得出如下結(jié)論： 1) 在所計算的兩種工況下，單臺軸流風(fēng)機(jī)與通風(fēng)道部分連接

11、時，風(fēng)機(jī)需要提供的壓強(qiáng)較大；而單臺軸流風(fēng)機(jī)與通風(fēng)道完全連接時，風(fēng)機(jī)需要提供的壓強(qiáng)則相對比較?。?2) 從計算結(jié)果可以看出，兩種不同連接形式，風(fēng)機(jī)所需提供的壓強(qiáng)差均大于11%；特別在工況下，風(fēng)機(jī)所需提供的壓強(qiáng)差值達(dá)到33.05%； 3) 根據(jù)計算結(jié)果，建議雪峰山特長公路隧道在具體通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計中，采用軸流風(fēng)機(jī)與通風(fēng)道完全連接的連接方式。2 風(fēng)道內(nèi)壁半徑r與風(fēng)道當(dāng)量直徑d比值的仿真計算分析雪峰山特長公路隧道通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計中，采用了豎（斜）井送排風(fēng)與射流風(fēng)機(jī)升壓的組合通風(fēng)形式，考慮到土建的結(jié)構(gòu)形式，必然會出現(xiàn)送排通風(fēng)道的彎曲和轉(zhuǎn)折。這樣就出現(xiàn)了如何確定、并消弱彎曲和轉(zhuǎn)折處壓力損失的問題。根據(jù)現(xiàn)行的公路

12、隧道通風(fēng)照明設(shè)計規(guī)范（jtj026.1-1999）中的一般規(guī)定，送排風(fēng)道在彎曲、折曲、擴(kuò)徑、縮徑，分叉等變形處應(yīng)采用曲線相連接，平穩(wěn)過渡。一般在彎曲段設(shè)置光滑圓弧曲線以滿足要求。課題組結(jié)合設(shè)計院提供的幾何參數(shù)，建立了90°拐角的風(fēng)道模型，如下圖： 計算模型示意圖模型尺寸如下：風(fēng)道斷面：斷面寬度l：4m 斷面高度h：4.75m圓弧半徑r：2m 當(dāng)量直徑d：4.4m通風(fēng)道長度：50m在后續(xù)模型建立過程中，不改變以上基本參數(shù)。而在90度拐彎處通過調(diào)整風(fēng)道內(nèi)外壁半徑r及r來建立不同模型。風(fēng)道外壁半徑r實際上等于風(fēng)道內(nèi)壁半徑r與風(fēng)道斷面寬度之和，即rr+l。 模型剖面示意圖通風(fēng)道內(nèi)壁半徑r分別

13、取風(fēng)道當(dāng)量直徑d的0倍、0.1倍、0.2倍、0.3倍、0.4倍、0.5倍和0.6倍進(jìn)行模擬計算。共建立了7組模型，分別進(jìn)行了3種工況的計算分析，以確定最佳的風(fēng)道內(nèi)壁半徑r與風(fēng)道當(dāng)量直徑d的比值。2.1 r/d=0仿真計算轉(zhuǎn)折處設(shè)置 ，即不設(shè)置內(nèi)壁半徑。計算模型平面示意圖如下：工況：進(jìn)口風(fēng)速：20m/s 其計算結(jié)果如下表： 工況各斷面計算結(jié)果表 指標(biāo)斷面流量平均速率相對靜壓絕對靜壓絕對總壓斷面1557.57119.1918260.448101585101822斷面2569.57319.579135.9429101361101611工況進(jìn)口風(fēng)速：10m/s其計算結(jié)果如下表：工況各斷面計算結(jié)果表 指

14、標(biāo)斷面流量平均速率相對靜壓絕對靜壓絕對總壓斷面1280.2919.5394470.3355101395101454斷面2276.41710.45657.15797101332101405工況進(jìn)口風(fēng)速：25m/s其計算結(jié)果如下表：工況各斷面計算結(jié)果表 指標(biāo)斷面流量平均速率相對靜壓絕對靜壓絕對總壓斷面1696.95623.9879418.778101744102114斷面2711.74324.419555.73561013811017702.2 r/d=0.1仿真計算轉(zhuǎn)折處設(shè)置 計算模型平面示意圖如下：工況進(jìn)口風(fēng)速：20m/s 其計算結(jié)果如下表： 工況各斷面計算結(jié)果表 指標(biāo)斷面流量平均速率相對靜壓

15、絕對靜壓絕對總壓斷面1564.82219.1053275.673101601101837斷面2554.52519.354837.6205101363101608工況進(jìn)口風(fēng)速：10m/s 其計算結(jié)果如下表：工況各斷面計算結(jié)果表 指標(biāo)斷面流量平均速率相對靜壓絕對靜壓絕對總壓斷面1283.7099.5617969.8803101395101454斷面2280.12111.5425-7.59401101317101406工況進(jìn)口風(fēng)速：25m/s 其計算結(jié)果如下表：工況各斷面計算結(jié)果表 指標(biāo)斷面流量平均速率相對靜壓絕對靜壓絕對總壓斷面1706.02923.8797408.853101734102103斷

16、面2692.91724.024259.62211013851017612.3 r/d=0.2仿真計算轉(zhuǎn)折處設(shè)置 計算模型平面示意圖如下：工況進(jìn)口風(fēng)速：20m/s 其計算結(jié)果如下表：工況各斷面計算結(jié)果表 指標(biāo)斷面流量平均速率相對靜壓絕對靜壓絕對總壓斷面1552.99618.8993243.086101568101799斷面2552.13519.434843.7384101369101615工況進(jìn)口風(fēng)速：10m/s 其計算結(jié)果如下表：工況各斷面計算結(jié)果表 指標(biāo)斷面流量平均速率相對靜壓絕對靜壓絕對總壓斷面1277.8799.4491162.1391101387101445斷面2277.5629.98

17、6210.8871101336101402工況進(jìn)口風(fēng)速：25m/s 其計算結(jié)果如下表：工況各斷面計算結(jié)果表 指標(biāo)斷面流量平均速率相對靜壓絕對靜壓絕對總壓斷面1691.2423.6194383.631101709102069斷面2687.66724.306768.51421013941017792.4 r/d=0.3仿真計算轉(zhuǎn)折處設(shè)置 計算平面示意圖如下：工況進(jìn)口風(fēng)速：20m/s 計算結(jié)果如下表：工況各斷面計算結(jié)果表 指標(biāo)斷面流量平均速率相對靜壓絕對靜壓絕對總壓斷面1561.01718.9913202.01101527101760斷面2553.73119.164850.0621013751016

18、14工況進(jìn)口風(fēng)速：10m/s計算結(jié)果如下表：工況各斷面計算結(jié)果表 指標(biāo)斷面流量平均速率相對靜壓絕對靜壓絕對總壓斷面1280.5029.497650.0037101375101433斷面2276.8849.5892812.4605101337101397工況進(jìn)口風(fēng)速：25m/s 計算結(jié)果如下表：工況各斷面計算結(jié)果表 指標(biāo)斷面流量平均速率相對靜壓絕對靜壓絕對總壓斷面1701.27223.7389333.394101658102023斷面2692.16123.909179.83651014051017762.5 r/d=0.4仿真計算轉(zhuǎn)折處設(shè)置 計算平面示意圖如下：工況進(jìn)口風(fēng)速：20m/s 計算結(jié)果

19、如下表：工況各斷面計算結(jié)果表 指標(biāo)斷面流量平均速率相對靜壓絕對靜壓絕對總壓斷面1564.16419.0458186.499101511101746斷面2566.86319.090654.5543101380101615工況進(jìn)口風(fēng)速：10m/s 計算結(jié)果如下表：工況各斷面計算結(jié)果表 指標(biāo)斷面流量平均速率相對靜壓絕對靜壓絕對總壓斷面1282.0869.5247846.5529101372101430斷面2283.4369.5467513.6466101339101398工況進(jìn)口風(fēng)速：25m/s 計算結(jié)果如下表：工況各斷面計算結(jié)果表 指標(biāo)斷面流量平均速率相對靜壓絕對靜壓絕對總壓斷面1705.2012

20、3.8063291.496101616101983斷面2708.57623.862585.23641014101017792.6 r/d=0.5仿真計算轉(zhuǎn)折處設(shè)置 計算平面示意圖如下：工況進(jìn)口風(fēng)速：20m/s 則計算結(jié)果如下表：工況各斷面計算結(jié)果表 指標(biāo)斷面流量平均速率相對靜壓絕對靜壓絕對總壓斷面1565.63418.9321181.685101507101734斷面2567.93419.058355.6885101381101616工況進(jìn)口風(fēng)速：10m/s 則計算結(jié)果如下表： 工況各斷面計算結(jié)果表 指標(biāo)斷面流量平均速率相對靜壓絕對靜壓絕對總壓斷面1282.8189.4682242.87561

21、01368101426斷面2283.9749.5309813.9194101339101398工況進(jìn)口風(fēng)速：25m/s 則計算結(jié)果如下表：工況各斷面計算結(jié)果表 指標(biāo)斷面流量平均速率相對靜壓絕對靜壓絕對總壓斷面1707.04423.6603268.964101594101956斷面2709.89823.819387.21321014121017792.7 r/d=0.6仿真計算轉(zhuǎn)折處設(shè)置 計算平面示意圖如下：工況進(jìn)口風(fēng)速：20m/s 計算結(jié)果如下表：工況各斷面計算結(jié)果表 指標(biāo)斷面流量平均速率相對靜壓絕對靜壓絕對總壓斷面1559.08919.02163.373101488101722斷面2561.

22、99319.222442.0624101367101606工況進(jìn)口風(fēng)速：10m/s 計算結(jié)果如下表：工況各斷面計算結(jié)果表 指標(biāo)斷面流量平均速率相對靜壓絕對靜壓絕對總壓斷面1279.5519.5139740.4979101365101424斷面2281.0079.6135210.4825101335101395工況進(jìn)口風(fēng)速：25m/s 計算結(jié)果如下表：工況各斷面計算結(jié)果表 指標(biāo)斷面流量平均速率相對靜壓絕對靜壓絕對總壓斷面1698.86123.7739255.042101580101946斷面2702.46924.024565.73391013911017632.8 仿真計算結(jié)果分析采用壓力損失系

23、數(shù)計算公式如下：可以求得相應(yīng)風(fēng)道的壓力損失系數(shù)。計算結(jié)果匯總?cè)缦拢?計算結(jié)果匯總表 指標(biāo)r/d25m/s 20m/s 10m/s平均00.967410.9547720.8974270.939870.10.9411240.923430.8750070.9131870.20.8663810.8585690.8026670.8425390.30.7305070.6746710.6651560.6901110.40.5999220.6018960.587880.5965660.50.5269650.5486960.5205590.5320730.60.5101450.5344940.4971520.5

24、1393由以上數(shù)據(jù)可以繪制如下散點圖： 綜合比較以上計算結(jié)果，以及速度云圖、速度矢量圖和壓強(qiáng)云圖的直觀分析，可以得出如下結(jié)論：1) 總體上，通風(fēng)道設(shè)置了內(nèi)半徑r后相對于沒有設(shè)置內(nèi)半徑的通風(fēng)道壓力損失要小很多；2) 從云圖效果圖分析，不設(shè)置導(dǎo)流板的通風(fēng)道在送排風(fēng)的過程中，均或多或少出現(xiàn)渦流或回流現(xiàn)象，這是通風(fēng)設(shè)計所應(yīng)盡量避免的；3) 當(dāng)r/d（通風(fēng)道設(shè)置的內(nèi)半徑/通風(fēng)道斷面當(dāng)量直徑）為0.6時，壓力損失值最小，即壓力損失值隨著r/d比值的增大而減小；4) 在給定的通風(fēng)道形式的基礎(chǔ)上，建議r/d（通風(fēng)道設(shè)置的內(nèi)半徑/通風(fēng)道斷面當(dāng)量直徑）應(yīng)盡量取較大的值。 3 設(shè)置導(dǎo)流板通風(fēng)道仿真計算通過cfdes

25、ign仿真計算分析，可知通風(fēng)道設(shè)計形式采用的r/d取值越大拐彎壓力損失越小。通過對速度云圖以及速度矢量圖進(jìn)行直觀判斷，可知在通風(fēng)彎道內(nèi)，特別是在拐彎附近處存在較強(qiáng)的渦流或回流現(xiàn)象，而這是通風(fēng)設(shè)計所力求避免的。通過在通風(fēng)道拐彎處設(shè)置導(dǎo)流板可以達(dá)到避免風(fēng)道內(nèi)渦流或回流的出現(xiàn)進(jìn)而可以減少通風(fēng)彎道內(nèi)的局部壓力損失。一般通風(fēng)道中導(dǎo)流板的設(shè)計平面形狀有以下兩種形式：簡化彎曲圓柱面形狀的翼型導(dǎo)流板：同心圓弧形狀的薄圓形導(dǎo)流板從理論上考慮到，翼型導(dǎo)流板的體積較大，因此其在通風(fēng)道拐彎處的所占用的空間將是比較多的，而這種空間的占用，會減少流體運動斷面的有效面積比，實際上成為一種阻力，將不利用于風(fēng)流的流動。課題組在

26、采用cfdesign仿真模擬時，只對型的導(dǎo)流板進(jìn)行了仿真模擬計算。根據(jù)現(xiàn)行公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計規(guī)范（tjt026.1-1999）的建議，可將導(dǎo)流板的設(shè)置分為：正常導(dǎo)流板設(shè)置、減少導(dǎo)流板設(shè)置和最少導(dǎo)流板設(shè)置等三種情況。課題組對r/d0.3彎道設(shè)置正常導(dǎo)流板、減少導(dǎo)流板和最少導(dǎo)流板進(jìn)行仿真計算分析，以確定通風(fēng)道所需導(dǎo)流板的合理數(shù)目以及設(shè)置導(dǎo)流板后拐彎處壓力損失系數(shù)。3.1 設(shè)置正常導(dǎo)流板通風(fēng)道仿真計算分析根據(jù)現(xiàn)行公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計規(guī)范（tjt026.1-1999）中建議采用的計算公式：得出在給定的模型尺寸下所需的正常導(dǎo)流板的數(shù)目：從而，仿真計算中，模型參數(shù)如下：風(fēng)道斷面寬度：4m 斷面高度：4.

27、75m 圓弧半徑：2m通風(fēng)道長度：50m 轉(zhuǎn)折處設(shè)置的半徑r取風(fēng)道斷面當(dāng)量直徑d的0.3倍 導(dǎo)流板數(shù)目：6模型入口風(fēng)速:10m/s 出口壓強(qiáng)：0pa 計算模型平面圖如下：工況入口風(fēng)速:10m/s 計算結(jié)果如下表：工況各斷面計算結(jié)果表 指標(biāo)斷面流量平均速率相對靜壓絕對靜壓絕對總壓斷面1283.8419.5999642.9218101368101427斷面2286.9019.626856.50523101332101391采用的壓力損失計算公式如下：可得加了正常導(dǎo)流板后的壓力損失系數(shù)如下：工況入口風(fēng)速:20m/s 計算結(jié)果如下表：工況各斷面計算結(jié)果表 指標(biāo)斷面流量平均速率相對靜壓絕對靜壓絕對總壓斷

28、面1567.65419.1943212.349101537101758斷面2573.74919.244426.2349101351101601可計算得出加了正常導(dǎo)流板后的壓力損失系數(shù)如下：工況入口風(fēng)速:25m/s 出口壓強(qiáng)：0pa 計算結(jié)果如下表：工況各斷面計算結(jié)果表 指標(biāo)斷面流量平均速率相對靜壓絕對靜壓絕對總壓斷面1709.6223.9997315.465101630102002斷面2717.22924.063840.7665101366101740可計算得出加了正常導(dǎo)流板后的壓力損失系數(shù)如下：3.2 設(shè)置減少導(dǎo)流板仿真計算分析根據(jù)現(xiàn)行公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計規(guī)范（tjt026.1-1999）中

29、建議采用的計算公式可以計算出在給定的模型尺寸下所需的減少導(dǎo)流板的數(shù)目：計算模型平面圖如下：工況 入口風(fēng)速：10m/s則計算結(jié)果如下表： 工況各斷面計算結(jié)果表 指標(biāo)斷面流量平均速率相對靜壓絕對靜壓絕對總壓斷面1287.0719.5974438.8666101364101423斷面2291.6459.828226.60701101332101394可得加了減少導(dǎo)流板后的壓力損失系數(shù)如下：工況 入口風(fēng)速：20m/s 則計算結(jié)果如下表：工況各斷面計算結(jié)果表 指標(biāo)斷面流量平均速率相對靜壓絕對靜壓絕對總壓斷面1574.15419.1805186.214101511101746斷面2583.52219.61

30、826.7806101352101599可計算得出加了減少導(dǎo)流板后的壓力損失系數(shù)如下：工況 入口風(fēng)速：25m/s 則計算結(jié)果如下表：工況各斷面計算結(jié)果表 指標(biāo)斷面流量平均速率相對靜壓絕對靜壓絕對總壓斷面1717.69123.9907265.411101590101958斷面2729.68124.545443.1352101368101755可計算得出加了減少導(dǎo)流板后的壓力損失系數(shù)如下：3.3 設(shè)置最少導(dǎo)流板仿真計算分析根據(jù)現(xiàn)行公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計規(guī)范（tjt026.1-1999）中建議采用的計算公式可以計算出在給定的模型尺寸下所需的最少導(dǎo)流板的數(shù)目：計算公式如下：計算模型平面圖如下：工況入口風(fēng)

31、速：10m/s 則計算結(jié)果如下表：工況各斷面計算結(jié)果表 指標(biāo)斷面流量平均速率相對靜壓絕對靜壓絕對總壓斷面1284.629.4470646.2582101371101429斷面2286.5829.676298.4194101333101394可得加了最少導(dǎo)流板后的壓力損失系數(shù)如下：工況入口風(fēng)速：20m/s 則計算結(jié)果如下表：工況各斷面計算結(jié)果表 指標(biāo)斷面流量平均速率相對靜壓絕對靜壓絕對總壓斷面1569.15918.8789201.318101526101755斷面2573.08919.33834.0424101359101601可計算得出加了最少導(dǎo)流板后的壓力損失系數(shù)如下：工況入口風(fēng)速：25m/

32、s 則計算結(jié)果如下表：工況各斷面計算結(jié)果表 指標(biāo)斷面流量平均速率相對靜壓絕對靜壓絕對總壓斷面1711.56823.6164280.544101606101964斷面2716.43324.187452.0718101377101755可計算得出加了最少導(dǎo)流板后的壓力損失系數(shù)如下：3.4 仿真計算結(jié)果分析以上計算結(jié)果匯集如下表： 工況計算結(jié)果匯總 指標(biāo)導(dǎo)流板數(shù)目（v=10m/s）30.5830.84479250.4830.69988760.60.869425不設(shè)置導(dǎo)流板0.66531工況計算結(jié)果匯總 指標(biāo)導(dǎo)流板數(shù)目（v=20m/s）30.6420.95111150.61250.90740760.6

33、5420.969185不設(shè)置導(dǎo)流板0.6751工況計算結(jié)果匯總 指標(biāo)導(dǎo)流板數(shù)目（v=25m/s）30.6245510.85437950.5413330.74053860.6986670.955769不設(shè)置導(dǎo)流板0.7311根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以繪制如下散點圖： 對以上數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，同時結(jié)合對速度云圖、速度矢量云圖以及壓強(qiáng)云圖的直觀比較，可以得出如下結(jié)論：1) 設(shè)置導(dǎo)流板后，可以起到很明顯的減少壓力損失的目的。從計算所得的數(shù)據(jù)可以比較出，減少的壓力損失將近30%； 2) 從計算速度云圖、速度矢量圖以及壓強(qiáng)云圖看，加了導(dǎo)流板后均可以有效減少渦流和偏流現(xiàn)象，從而達(dá)到有效減少壓力損失達(dá)到節(jié)約能量之目的；3)

34、 對給定尺寸的通風(fēng)道計算可以知道采用減少導(dǎo)流板（即5組導(dǎo)流板）計算出的壓力損失系數(shù)最小，故建議在設(shè)計中采用5組導(dǎo)流板，以達(dá)到有效減少壓力損失之目的。4) 應(yīng)盡量減少導(dǎo)流板厚度，提高有效過流面積，以減少附加的通風(fēng)阻力。 肁芆蒄螆肀荿莇螞聿肈薂薈蚅膁蒞蒄蚅芃薀螃蚄羃莃蠆螃肅蕿薅螂膇莁蒁螁莀膄衿螀聿蒀螅螀膂芃蟻蝿芄蒈薇螈羄芁蒃螇肆蒆螂袆膈艿蚈裊芀蒅薄襖肀芇薀襖膂薃蒆袃芅莆螄袂羄薁蝕袁肇莄薆羀腿蕿蒂罿芁莂螁羈羈膅蚇羈膃莁蚃羇芆芃蕿羆羅葿蒅羅肈節(jié)螃羄膀蕆蠆肅節(jié)芀薅肂羂蒅蒁肂肄羋袀肁芆蒄螆肀荿莇螞聿肈薂薈蚅膁蒞蒄蚅芃薀螃蚄羃莃蠆螃肅蕿薅螂膇莁蒁螁莀膄衿螀聿蒀螅螀膂芃蟻蝿芄蒈薇螈羄芁蒃螇肆蒆螂袆膈艿蚈裊芀蒅

35、薄襖肀芇薀襖膂薃蒆袃芅莆螄袂羄薁蝕袁肇莄薆羀腿蕿蒂罿芁莂螁羈羈膅蚇羈膃莁蚃羇芆芃蕿羆羅葿蒅羅肈節(jié)螃羄膀蕆蠆肅節(jié)芀薅肂羂蒅蒁肂肄羋袀肁芆蒄螆肀荿莇螞聿肈薂薈蚅膁蒞蒄蚅芃薀螃蚄羃莃蠆螃肅蕿薅螂膇莁蒁螁莀膄衿螀聿蒀螅螀膂芃蟻蝿芄蒈薇螈羄芁蒃螇肆蒆螂袆膈艿蚈裊芀蒅薄襖肀芇薀襖膂薃蒆袃芅莆螄袂羄薁蝕袁肇莄薆羀腿蕿蒂罿芁莂螁羈羈膅蚇羈膃莁蚃羇芆芃蕿羆羅葿蒅羅肈節(jié)螃羄膀蕆蠆肅節(jié)芀薅肂羂蒅蒁肂肄羋袀肁芆蒄螆肀荿莇螞聿肈薂薈蚅膁蒞蒄蚅芃薀螃蚄羃莃蠆螃肅蕿薅螂膇莁蒁螁莀膄衿螀聿蒀螅螀膂芃蟻蝿芄蒈薇螈羄芁蒃螇肆蒆螂袆膈艿蚈裊芀蒅薄襖肀芇薀襖膂薃蒆袃芅莆螄袂羄薁蝕袁肇莄薆羀腿蕿蒂罿芁莂螁羈羈膅蚇羈膃莁蚃羇芆芃蕿羆羅葿

36、蒅羅肈節(jié)螃羄膀蕆蠆肅節(jié)芀薅肂羂蒅蒁肂肄羋袀肁芆蒄螆肀荿莇螞聿肈薂薈蚅膁蒞蒄蚅芃薀螃蚄羃莃蠆螃肅蕿薅螂膇莁蒁螁莀膄衿螀聿蒀螅螀膂芃蟻蝿芄蒈薇螈羄芁蒃螇肆蒆螂袆膈艿蚈裊芀蒅薄襖肀芇薀襖膂薃蒆袃芅莆螄袂羄薁蝕袁肇莄薆羀腿蕿蒂罿芁莂螁羈羈膅蚇羈膃莁蚃羇芆芃蕿羆羅葿蒅羅肈節(jié)螃羄膀蕆蠆肅節(jié)芀薅肂羂蒅蒁肂肄羋袀肁芆蒄螆肀荿莇螞聿肈薂薈蚅膁蒞蒄蚅芃薀螃蚄羃莃蠆螃肅蕿薅螂膇莁蒁螁莀膄衿螀聿蒀螅螀膂芃蟻蝿芄蒈薇螈羄芁蒃螇肆蒆螂袆膈艿蚈裊芀蒅薄襖肀芇薀襖膂薃蒆袃芅莆螄袂羄薁蝕袁肇莄薆羀腿蕿蒂罿芁莂螁羈羈膅蚇羈膃莁蚃羇芆芃蕿羆羅葿蒅羅肈節(jié)螃羄膀蕆蠆肅節(jié)芀薅肂羂蒅蒁肂肄羋袀肁芆蒄螆肀荿莇螞聿肈薂薈蚅膁蒞蒄蚅芃薀螃蚄羃莃蠆螃肅蕿薅螂膇莁