小夹角分叉隧道分流局部损失模型（英文）

论文摘要

目的:掌握分叉隧道的空气流动特征与阻力损失特性是进行分叉隧道通风设计和控制的关键。本文旨在探讨小角度分叉结构中的流动特征及局部损失机制,并基于流动分离机制构建可供设计使用的分叉隧道分流局部损失系数的理论公式。创新点:1.揭示气流在小角度分叉结构中的流动分离特征及损失机制;2.提出流向偏转角假设,建立可供设计使用的分叉隧道分流局部损失预测模型。方法:1.通过数值模拟,获得隧道分叉处的流动特征(图5、6a和6d),以及分流局部损失系数随分流比及夹角的变化规律(图6b和6c);2.通过理论推导,构建小夹角分叉结构的分流局部损失系数预测公式(公式(18)和(21));3.通过现场实测,验证预测公式的可靠性(图15)。结论:1.空气在隧道分叉处的分流将导致流速和流向的变化;当分流比β较小时,流动分离出现在靠近分叉点一侧的主线边壁和远离分叉点一侧的匝道边壁;当β较大时,流动分离出现在远离分叉点一侧的主线边壁和靠近分叉点一侧的匝道边壁。2.当分流后主线与匝道的流量比q等于两者的面积比?时,主线及匝道的分流局部损失系数ξ12和ξ13最小;当q>?时,ξ12和ξ13均随β的增大而减小,且ξ13随着θ的增大而增大;当q<?时,ξ12和ξ13均随β的增大而增大,且ξ13随着θ的增大而减小。3.基于隧道分叉处的流动分离机制,提出了空气流向偏转角假设,构建了可用于预测分叉隧道分流局部损失系数的理论公式,与已有文献公式相比,具有更好的预测精度。

论文目录

• 1 Introduction
• 2 Mathematical model
•   2.1 Governing equations
•   2.2 Numerical algorithm
•   2.3 Model description and boundary conditions
•   2.4 Grid dependence study
•   2.5 Validation
• 3 Results and discussion
•   3.1 Flow characteristics
•   3.2 Local loss coefficients for dividing flow
•     3.2.1 Mainline tunnel
•     3.2.2 Ramp
•   3.3 Comparison of predicted loss coefficients with measured results
• 4 Conclusions

文章来源

类型: 期刊论文

作者: Xin ZHANG,Tian-hang ZHANG,Yun-ge HOU,Kai ZHU,Zhi-yi HUANG,Ke WU

关键词: 分叉隧道,分流,局部损失机制,流动分离特征,计算流体动力学,理论公式

来源: Journal of Zhejiang University-Science A（Applied Physics & Engineering） 2019年01期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅱ辑

专业: 公路与水路运输

单位: College of Civil Engineering and Architecture, Zhejiang University,School of Electronic Engineering, Xi'an Shiyou University,Key Laboratory of Offshore Geotechnics and Material of Zhejiang Province,College of Quality and Safety Engineering, China Jiliang University

基金: Project supported by the Natural Science Foundation of Zhejiang Province(No.LY19E080028),the Key Research and Development Project of Zhejiang Province(No.2018C03029),the Fundamental Research Funds for the Central Universities(No.2017QNA4023),China

分类号: U451

页码: 21-35

总页数: 15

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