长大区间隧道抽出式串联通风机排烟能力实验研究

为实现有效通风以降低隧道火灾带来的损失和伤亡,依托青岛市地铁8号线大洋站至青岛北站区间隧道,建立线性比尺为1∶15的隧道通风排烟模型实验系统,针对通风机串联单抽,围绕3种通风机频率匹配组合,测定单机的变频频率值、电功消耗、排烟道与行车道的断面平均风速以及右侧行车道静压。研究结果表明：在相同功率消耗下,不同频率匹配的串联通风机排烟效果存在差异;针对此差异,利用气体挡烟墙性能及其计算欧拉数值比较发现,风井近端的通风机频率较大时,下游对污染气流的抵抗力更强,拥有更好的排烟效果。研究结果可为隧道火灾提供更有效率的防灾救灾数据支持,并从欧拉数方面为研究隧道临界风速提供新角度。     

上喷式矿井排风热回收装置内液滴运动模型及其优化计算

为了减小常见下喷式装置风吹水损失大的问题,设计了上喷式矿井排风热回收装置.通过液滴受力及运动分析,将上喷式液滴的运动划分为2个阶段.根据牛顿第二定律,建立了简化的液滴动量方程;在该方程的基础上,结合运动阶段划分,得到临界条件下的力平衡关系式;利用该式,在10个不同相对速度下,得到了上喷式与下喷式的保证液滴不被吹飞的临界直径.应用变量替换,将液滴动量方程变换为液滴运动距离的微分式;继而,根据液滴及空气之间的雷诺数组合,导出了液滴最大上升高度的5个积分计算式.应用这些积分式,数值计算了不同迎面风速、液滴粒径及液滴初速度下,上喷式中液滴最大上升高度、下喷式中液滴最大下降高度.对比计算结果,相比下喷式,上喷式具有节水、液滴选择范围宽和低耗高效的优势.     

深埋施工隧道非稳态传热与风流热工参数反演

为改善深埋施工隧道热环境,掌握风流流经隧道过程中的热湿变化规律,采取现场实测与理论推导的方法,构建风流-围岩非稳态传热模型,依托现场实测数据对模型进行验证;基于上述理论模型,数值反演通风参数,量化通风时长、断面风速、送风温湿度对隧道环境温湿度和综合换热系数(CHTC)的影响规律,得到有效通风降温临界时间和断面临界风速。研究结果表明：当通风时长τ大于900 h时,CHTC不随通风时长的变化而变化,在该通风时域内通风不能达到降温效果;当断面风速u小于0.22 m/s时,等温线和等相对湿度线密集,在此流速区间内,气流温度梯度和湿度梯度变化显著,温差和浓度差引起的热湿传递较强,此时增大送风量,有利于降低隧道环境温湿度。     

地铁隧道排烟口无量纲结构参数与局部阻力研究*

针对现有行业规范中的排烟口结构参数尚不明确的问题,依托过海瓦贵区间隧道,搭建隧道通风排烟模型实验系统。设定11种排烟口面积工况,结合实验与数值模拟,得到排烟口上、下游的静压值和风速。引入动能修正系数,推导出基于上下游能量差的排烟口局部阻力表达式,绘制出无量纲面积比与局部阻力系数曲线族。研究结果表明:排烟口长宽比值较大时,不利于排烟口下方风流流动;在同一风机组合工况下,当排烟口面积缩小时,局部阻力系数会呈现出先减后增的趋势;提出排烟口最优结构长宽比为1.06。研究结果可为相关规范制定提供参考,并为防灾救灾提供理论支持。     

湿式弦栅丝绕流传热介观模型推导与数值仿真

将隧道施工过程中产生的污风进行净化消热处理,对施工隧道环境控制具有重要意义。为了找到热流体穿越湿式弦栅丝的流动换热规律,采用格子玻尔兹曼方法,建立低雷诺数下的圆柱绕流传热介观模型,进一步结合已有关联式验证模型的准确性;基于上述模型,考察雷诺数Re=200的条件下串列圆柱绕流流场与温度场分布;量化不同间距比L/D下流场与温度场的结构演化,分析换热特征参数努塞尔数Nu与间距比和换热时间的关系,揭示流场结构对温度场的影响。结果表明：流场与温度场的分布规律具有一致性,不同L/D下流场与温度场呈现不同特征,L/D较小时,上下游圆柱之间形成流动死区,换热效果差,随着L/D的增大,下游圆柱对上游圆柱流场的抑制作用减弱,尾流中出现旋涡,流动死区被打破,冷热流体掺混增强;存在临界间距比L/D=2.65,超出这一临界间距时,下游圆柱时均Nu始终大于上游圆柱,且当L/D=4时,上下游圆柱时均Nu趋于稳定,在具体工程应用中,应使间距比L/D≥4。     

基于反向漏风的地铁区间隧道并联通风机运行调节优化

为明确隧道运营期间并联通风机的调节依据,依托青岛地铁八号线大洋站至青岛北站区间隧道,搭建隧道通风系统模型。通过并联试验,测定了通风机变频频率、电功消耗值及相应风量,并以功率差值占比、通风效率为依据,探究并联通风机的反向漏风规律和最佳频率匹配范围。结果表明：由于管网结构的影响,并联通风机反向漏风存在抑制临界点;为避免反向漏风,并联通风机变频调速处于额定转速的30%～50%、>50%～70%、>70%～90%时,其功率差值占比不宜大于1.6%、6.1%、17.6%;并联通风机同型号同频率运行时,通风效率不一定最优,要使并联通风机增效减耗运行,风机变频调速宜处于额定转速的70%～90%且功率差值占比≤6%。频率匹配范围的确定可为隧道运营期间并联通风机的变频调节提供参考。     

裂隙倾角对典型海底金属矿多裂隙围岩流热耦合的影响

为探究裂隙倾角对三山岛金矿多裂隙围岩流热耦合的影响,基于三山岛海底矿体测量数据建立多裂隙围岩流热耦合模型,应用COMSOL Multiphysics将三维裂隙降维简化,分析裂隙倾角在流热耦合过程中对渗流场中裂隙出口流量、渗流速度以及对温度场中的传热时间、温度分布、裂隙出口温度的影响。结果表明：离散裂隙的倾角对渗流场和温度场有明显的控制作用。地热水的渗流速度随着与入口处距离的增加总体呈现先减小后平稳流动最后增大的趋势,随着时间的推移裂隙出口流量皆呈现出不断减小的趋势;裂隙围岩距离巷道越远温度越高,不同裂隙倾角附近围岩的等温线分布明显不规则。     

矿用湿式多通道轴向离心除尘装置及其优化

设计了一种由风机段、旋流除尘段和折流板脱水段,构成的矿用湿式多通道轴向离心除尘装置。运用数值方法计算了65个不同结构尺寸的旋流除尘段,得出优化的结构尺寸为:除尘段总长度L为1.5m,外壳半径R为0.4m,内芯体半径r为0.1m,螺旋通道个数n为4,单个螺旋通道的轴向长度a为0.22m。通过工程计算选择了P型折流板脱水器和FBD№6.0/2×15轴流风机。该除尘装置的性能参数为全尘除尘效率为94.4%,呼吸性粉尘除尘效率为73.3%,脱水率大于85%,总压损为1639Pa。     

一种新型组合式喷雾降尘装置流场及雾化特性试验研究

喷雾降尘是工业粉尘治理的常规技术手段,传统喷雾降尘技术存在降尘效率低、耗水量大及无法实现远距离降尘等缺陷。通过提出一种新型组合式喷雾降尘装置,并基于自行设计的气水喷雾试验平台,对该新型装置气流场分布规律、雾化粒度的空间分布规律以及相关影响因素开展试验研究。结果显示：组合式喷雾降尘装置能够将喷雾吹送至较远的降尘区域,实现远距离降尘,且装置尾部可抽吸周围含尘气体,与雾滴一并喷出,达到二次降尘效果;随着供气压力的增加,组合式喷雾降尘装置的喷雾速度呈幂函数形式增大,随着与喷口处距离的增加,装置喷雾速度自出口沿下游呈指数函数形式衰减;负压随着供气压力的增大而增大,装置尾部产生的吸气量随供气压力的增加而不断增大;随着供气压力的增加,装置的射程不断增大,增大供水压力对装置射程的提升较小;雾滴粒径随着供气压力的增加呈先增大后减小的趋势,且沿轴线方向上的不同位置的雾滴粒径呈相同的变化规律;当供气压力一定时,装置的雾滴粒径随供水压力的增加而减小。综合考虑,组合式喷雾降尘装置在现场应用时,供气压力和供水压力分别为0.4 MPa和2.0 MPa时较为合理。