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对公路隧道交通活塞风的数值模拟研究
| 论文题名： | 对公路隧道交通活塞风的数值模拟研究 |
| 关键词： | 公路隧道;活塞风;数值模拟;有限元方法;空气速度场;流场分布 |
| 摘要： | 当汽车在隧道中运行时,隧道中的空气被汽车带动而顺着汽车前进的方向流动,这一现象称为汽车的活塞作用,所形成的气流称为活塞风。弄清活塞风的作用,不仅可以优化设计方案,还能在隧道投入运营时节省机械通风的费用和能耗。 本文通过使用计算流体力学(CFD)软件CFDesign,对公路隧道内的交通活塞风进行了数值模拟。 首先,介绍了对活塞风机理进行解析研究时需要的基本假设,它所遵从的流体力学控制方程,以及采用的数值模拟方法和对应的模型方程。 其次,描述了目前CFD软件采用的有限元方法来求解计算流体力学问题的步骤,着重讨论了控制方程的离散、求解、收敛、网格生成和误差分析。 接着,根据隧道空气动力学,分无竖井和带竖井两种条件的隧道对活塞风的速度方程和压力方程给出了详细的推导公式。 然后,探讨了对活塞风效应产生影响的几个因素,包括车流量、行车车速、隧道长度、交通组成、行车间隔和竖井的设计参数,并比较了活塞风和需风量产生的风速,给出了开启机械通风的临界值。 最后,分稳态和瞬态两种情况,讨论了活塞风对隧道内空气速度场和压力场分布的影响,以及两辆汽车错车前后隧道内的流场分布。 |
| 作者： | 任韧 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 李宁军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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