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高原单洞单线特长铁路隧道施工通风流场模拟
| 论文题名： | 高原单洞单线特长铁路隧道施工通风流场模拟 |
| 关键词： | 高海拔地区;施工通风;动网格;出碴车;环隙流;铁路隧道 |
| 摘要： | 在国务院批准的《中长期铁路网规划(2016-2025)》中，西部地区的铁路建设得到了加强。西部地区连绵山脉较多，随着西部地区铁路网络的快速建设，特长隧道的修建数量也就逐步增多。西部地区海拔高、气压低、气候寒冷，导致高海拔地区隧道施工通风与平原区存在一定的差异，尤其是隧道内的气流场特性和CO运移扩散规律，因而隧道施工通风就成了亟待解决的问题。基于高海拔特长铁路隧道在施工通风研究方面的迫切需要，本文以在建高海拔单洞单线特长铁路隧道（当金山隧道）为依托，利用数值模拟软件Fluent，选取RNG k-ε湍流模型，采用有限速率模型模拟隧道内CO与空气的耦合作用，考虑大气压和浮力的影响，对高海拔特长铁路隧道采用钻爆法施工过程中爆破产生炮烟在通风排除中的分布扩散规律进行研究分析。同时，运用动网格技术，模拟分析了出碴过程中出碴车尾气(CO)的沿途扩散分布规律。 主要研究工作和研究成果有: (1)进行多次现场实测，对隧道内不同作业面的CO、NOX、 TSP浓度和通风速度等多个参数进行监测，根据采集数据对隧道环境状况作出评价分析。根据相关规范对隧道通风量进行理论计算，并根据修正理论对高海拔隧道通风量进行修正。 (2)以第一阶段通风设计为例，建立全尺寸三维仿真模型，对正洞（平导）单独爆破、正洞和平导同时爆破三种不同爆破工况下，隧道内炮烟的运移扩散规律进行模拟研究。模拟结果表明:与未考虑爆破前风流影响比较，考虑爆破前风流影响，CO在隧道中的扩散稀释作用更明显，浓度峰值下降较快;隧道内CO浓度的衰减符合e指数规律。 (3)建立出碴车三维运移模型，对出碴车沿途尾气的沿途扩散分布规律进行分析研究。模拟结果表明:出碴车行驶速度越大，车头和车尾的压力和速度越大，活塞风环隙流速度越大，尾部涡流影响区域也越大，对CO稀释扩散作用越强，车尾CO浓度越低;出碴车行驶过程中，CO扩散过程符合瞬时点源一维扩散基本解，即CO浓度按照e指数衰减。 论文系统分析了隧道施工过程污染物的分布扩散规律，为高海拔隧道施工组织和通风系统变更提供参考依据。 |
| 作者： | 王文 |
| 专业： | 供热、供燃气、通风及空调工程 |
| 导师： | 孙三祥 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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