大型地下洞室开挖施工的通风排烟排尘过程数值仿真研究

发布时间：2017-04-29 03:06

  本文关键词：大型地下洞室开挖施工的通风排烟排尘过程数值仿真研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：摘要：国内大型地下洞室在施工期间,爆破是主要的开挖手段,爆破后会产生大量的炮烟及粉尘,爆破后出渣时,运渣车等车辆工作会产生汽车尾气和扬尘。炮烟、粉尘及汽车尾气等均属于有害物质,人体吸入后会损害身体健康,引发职业病等。因此洞室内爆破后进行通风是非常有必要的,通过通风可以排除炮烟、粉尘和汽车尾气,同时提供工作人员呼吸及机器运作所需风量,这对于保障施工人员的健康具有非常重要的意义。 本文在收集和查阅了国内外文献的基础上,分析了大型地下洞室在通风设计时的基本理论,结合数值实验设计方法,运用FLUENT仿真模拟软件对洞室爆破后排烟、除尘及汽车运行进行仿真实验,分析模拟结果,研究各因素对通风效率的影响,提出了进行通风设计时的一些建议。本文的主要研究内容和结论如下： (1)综述了国内外对于大型地下洞室施工通风的研究现状及主要研究方法,总结了大型地下洞室通风设计的基本理论和地下洞室施工时的通风安全标准,对施工时的主要污染源进行分析,为进行数值实验提供理论支持； (2)分析了不同模型所依据的控制方程及作用原理,根据不同的实验需求选择相应的模型,并依据工程实例进行边界条件和初始条件的设置,为实验开展奠定基础。 (3)运用FLUNENT软件对不同断面和长度的洞室进行通风仿真,分析通风后洞室内的风流组织形态,将洞室内风流区域划分为射流区、紊流区、回流区和平流区。 (4)通过统计不同断面和长度下排除爆破后洞室内炮烟所需的时间及需风量,运用公式修正法和静态分析法对仿真模拟所得的总需风量进行分析,分别得出洞室内进行排烟时所需风量的计算公式,公式修正法计算结果较准确,静态稀释法计算方法较简单。 (5)分别以洞室断面和洞室内风筒风速流量为变量,设计实验进行通风排尘仿真模拟,得出洞室内粉尘在重力作用下向地面沉降,主要分布在距地面3m以下,在水平面上粉尘主要分布在紊流区和回流区,射流区浓度较低。 (6)爆破粉尘的类型及粒径参数确定时,对粉尘扩散影响较大的是洞室断面和风筒风速流量,爆破后粉尘的最大浓度仅与洞室断面相关,爆破粉尘的扩散速度及除尘时间与洞室断面和风筒风速流量均呈线性相关。 (7)对洞室内运输车辆所排放的尾气进行浓度计算,得出汽车尾气对洞室内有害气体浓度影响较小,可以忽略不计,洞室内车辆运行对洞室内风流组织影响较大,尤其是两车交会或两车运行车距小时,在洞室内形成回流漩涡,会影响通风效果。图56幅,表27个,文献73篇。
【关键词】：大型地下洞室 仿真模拟 通风 风流组织 排烟 除尘 汽车尾气
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD72
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-17
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-15
• 1.2.1 国外研究成果及方向11-12
• 1.2.2 国内研究成果及方向12-13
• 1.2.3 基本通风方法及设备现状13-15
• 1.3 本文的研究内容和技术路线15-16
• 1.4 本章小结16-17
• 2 矿用通风计算方法与仿真软件17-28
• 2.1 施工期间的污染源及通风安全标准17-21
• 2.1.1 施工时的污染源17-19
• 2.1.2 通风安全标准19-21
• 2.2 矿用通风计算方法21-24
• 2.2.1 风量计算公式21-23
• 2.2.2 风阻计算23-24
• 2.3 数值模拟技术24-27
• 2.4 本章小结27-28
• 3 洞室排烟仿真实验设计及分析28-60
• 3.1 仿真模拟实验设计28-33
• 3.1.1 施工条件介绍28-30
• 3.1.2 边界条件设置30-32
• 3.1.3 实验模型建立32-33
• 3.2 洞室内的风流组织研究33-51
• 3.2.1 模型1的实验结果分析33-39
• 3.2.2 模型2的实验结果分析39-46
• 3.2.3 模型3的实验结果分析46-51
• 3.3 风流组织结果分析51-52
• 3.4 洞室内排烟需风量的影响因素分析52-55
• 3.5 总需风量计算方法研究55-58
• 3.5.1 公式修正计算法研究55-57
• 3.5.2 静态计算法研究57-58
• 3.6 本章小结58-60
• 4 爆破后粉尘扩散仿真及分析60-75
• 4.1 爆破后粉尘扩散的影响因素分析60-61
• 4.2 仿真模拟实验设计61-67
• 4.2.1 仿真模型选择61-65
• 4.2.2 实验模型设置65-67
• 4.3 实验模拟结果67-73
• 4.3.1 洞室断面对粉尘扩散的影响67-71
• 4.3.2 洞室内风速对粉尘扩散的影响71-73
• 4.4 结果分析73
• 4.5 本章小结73-75
• 5 运输车辆对洞室内通风的影响研究75-87
• 5.1 汽车尾气排放量研究75-76
• 5.2 汽车运行对洞室内风流影响研究76-79
• 5.2.1 仿真实验模型76-78
• 5.2.2 数值实验设置78-79
• 5.3 数值实验结果79-85
• 5.3.1 一台车运行对洞室内风流的影响79-82
• 5.3.2 多台车运行对洞室内风流的影响82-85
• 5.3.3 结果分析85
• 5.4 本章小结85-87
• 6 结论与展望87-89
• 6.1 结论87
• 6.2 主要创新点87-88
• 6.3 展望88-89
• 参考文献89-93
• 攻读硕士学位期间的研究成果及获奖93-94
• 致谢94

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：334084