竖井型自然通风公路隧道风压热压耦合下的气流运动规律研究的任务书.docx

竖井型自然通风公路隧道风压热压耦合下的气流运动规律研究的任务书
任务书
一、研究背景
自然通风是公路隧道工程中的一项重要技术。竖井型自然通风公路隧道是一种基于自然通风的设计方案。在这种方案中，通过在应力集中位置设置大量垂直竖井，使空气在隧道内自由循环流动，从而达到调节气温、湿度的目的。然而，随着隧道越来越长、越来越深，气流运动会受到地形、大气环境、交通流量等多种因素的影响。其中，风压和热压是竖井型自然通风公路隧道中最主要的气动力学问题。
二、研究目的
本项目旨在通过对竖井型自然通风公路隧道中气流运动规律的研究，深化对风压、热压的认识，揭示风场及温度场分布特征和演变规律，为隧道工程设计及安全运营提供理论支持。
三、研究内容
（1）对竖井型自然通风公路隧道的结构特征和通风原理进行整理和分析；
（2）计算竖井型自然通风公路隧道中气流运动的力学特性，涉及风压、热压、体积流量等方面的问题，建立数值计算模型；
（3）采用数值模拟方法，研究竖井型自然通风公路隧道中的气流运动规律，分析气流速度分布、压力分布、温度分布等气动力学特性，并模拟气流在交通流作用下的运动；
（4）通过实验验证数值计算结果的正确性，并进行实测误差分析；
（5）总结分析竖井型自然通风公路隧道中气流运动规律的特点和规律，为隧道工程设计和安全管理提供理论参考。
四、研究方法
本项目采用数值计算和实验相结合的方法来研究竖井型自然通风公路隧道中的气流运动规律。
数值计算部分，采用CFD（ComputationalFluidDynamics）数值模拟软件模拟竖井型自然通风公路隧道中的气流运动规律，并根据数值计算结果分析气流的速度、压力、温度分布特征和演变规律。
实验部分，通过建立隧道试验模型，利用物理模型实验的方法采集数据，并与数值计算结果进行对比分析，以验证数值模拟的正确性。
五、研究意义
研究竖井型自然通风公路隧道中气流运动规律，对于提高地下工程设计水平、优化隧道通风系统、改善隧道气候条件、提高隧道安全运营水平等方面具有重要意义。
（1）研究结果可为隧道设计提供科学依据，优化隧道风压和热压变化规律，避免气候变化对隧道运行的不利影响。
（2）利用研究结果优化隧道通风系统的设计，减少能源消耗，从而降低运营成本。
（3）研究结果可为隧道气候条件改善提供科学依据，提高隧道的舒适度和使用价值。
（4）此外，通过研究分析竖井型自然通风公路隧道中的气流运动规律，可以为国内其他地下工程的设计提供借鉴和参考。
六、研究进度安排
（1）前期调研与文献综述：2周
（2）建立数值计算模型并进行数值模拟：20周
（3）建立隧道试验模型并进行物理模型实验：12周
（4）数据分析与结果总结：4周
（5）报告撰写：2周
总计40周
七、预期成果
（1）竖井型自然通风公路隧道气流运动规律数值模拟和实验数据；
（2）竖井型自然通风公路隧道风压和热压变化规律；
（3）竖井型自然通风公路隧道气动力学特性分析；
（4）竖井型自然通风公路隧道气氛控制和通风设计方案；
（5）相关学术论文若干。