雪峰山隧道通风模型工况实验研究.doc

雪峰山隧道通风模型工况实验研究
林建1喻波2李跃军1涂耘3
（1.湖南省交通科学研究院；2.邵怀高速公路建设开发有限公司；3.重庆交通科研设计院）

摘要：介绍了雪峰山隧道通风模型工况实验，研究了远期工况和近期工况下隧道各段的风速、压力和各井送排风速变化，分析了送风量、排风量与短道段串回流风量相关性，提出远期工况和近期工况下的隧道通风规律和结论。
关键词：隧道通风通风模型工况实验
模型实验系统
根据模型设计原则所确定的各物理量的相似比尺详见表1-1。
表1-1物理量的相似比尺
比尺名称线性比尺λl面积比尺λA速度比尺λv压力比尺λp模型：原型1：101：1021：11：1原型与模型的隧道主体几何尺寸详见表1-2
表1-2原型与模型的主体几个尺寸
名称原型模型长度（m）6942.682.28断面高度（m）6.980.70断面宽度(m)10.721.07断面面积(m2)61.5820.62当量直径（m）8.0760.81隧道模型全长82.28m，沿隧道纵向连接风道共布置了20个量测断面，63个测速、测压点。其中重点是主洞，短道和送排风口。为了按比例的模拟隧道的长度，按照等效摩阻损失的原理，在模型隧道入口段、中间段和出口段设置了三道有机玻璃制作的阻力隔栅。另外，为了确保模型沿程阻力损失系数与原型相同，沿隧道纵向采用铁丝和红绸带按1米的间距对隧道表面进行加糙。

工况实验研究
2.1双井送排的远期工况
将2024年作为远期，高峰小时交通量（小汽车）为1907辆，各段计算需风量、设计需风量以及隧道断面风速分别如表2-1所示。
表2-1双井送排远期工况风量、风速
长度（m）计算需风量Qreq
（m3/s）设计需风量Qr
（m3/s）断面计算风速vr
(m/s)第一段1786.62192203.57第二段29213584206.82第三段22352463405.52总计6942.6823250
邵阳
330
360
160
340
90
420
60
220
246
358
219
送排风量
设计风量
计算风量
行车方向

怀化

图2-1双井送排远期工况的风量
14.5
邵阳
13.3
14.5
9.26
5.52
1.46
6.82
0.97
3.57
3.99
5.81
3.56
送排风速
设计风速
计算风速
行车方向

图2-2双井送排远期工况的风速
开启3#排风机和送风机，观察隧道内的气流流向,这时在短道段1出现回流；开启主风机，使短道段1回流消失，再调整送排风机的转速，使第一段的风速值接近设计风速。又开启1#排风机和送风机，观察隧道内的气流流向,调整送排风机的转速，使第二、三段的风速值接近设计风速。这时3#排风机转速100转，3#送风机转速750转，1#送风机转速600转，1#排风机转速450转，主风机转速350转。从实验结果和实验现象可以看出：通过对模拟射流风机的主风机、1#和3#通风井的送、排风机不同转速巧妙组合，通风系统能满足远期工况的运营要求。
保持3#排风机转速100转，3#送风机转速750转，1#送风机转速600转，1#排风机转速450转，对主风机进行调整，分别调整为450转、400转、350转、500转、550转。隧道各段的风速、压力和各井送排风速变化如图2-3、图2-4、图2-5所示：

图2-3主风机不同转速下，沿主风道纵向的风速变化

图2-4主风机不同转速下，沿主风道纵向的总压变化

图2-5主风机不同转速下，两竖井送排风速变化
主风机转速增大，第一段，第二段，第三段的风速和压力也都会随着增大，但是对第一段的影响最明显，第二段次之，而对第三段的影响已经较小了。
主风机增加转速，会使3#通风竖井的排风量增大，送风量减少，对1#通风斜井的送风量和排风量都减少。
保持主风机转速450转，3#排风机转速100转，1#送风机转速600转，1#排风机转速450转，对3#送风机进行调整，分别调整为600转、650转、700转、750转、800转。隧道各段的风速、压力和各井送排风速变化如图2-6、图2-7、图2-8所示：

图2-63#送风机不同转速下，沿主风道纵向的风速变化

图2-73#送风机不同转速下，沿主风道纵向的总压变化

图2-83＃送风机不同转速下，两通风井送排风速变化
随着3#送风机转速的增加，第一段风速反而减小，而第二段和第三段的风速则会增大。转速的变化，对主风道出口和入口的压力改变很小，但是，短道1，第二段，以及短道2的总压会随3#送风机转速的增加而增大。
3#通风竖井送风风机转速的增加，直接使得3#通风竖井的送风量变大，但是3#通风竖井的排风量也增大了，而同时第一段的风速是减少的，说