国内外隧道通风的研究现状

菜单

对于通风问题的研究，最早以铁路隧道为研究对象，之后以公路隧道为研究对象，尤其是在最近的几十年内，公路隧道迅猛发展，针对公路隧道的研究也变得尤为活跃。

在公路隧道的通风方面，20世纪60年代，道路隧道技术委员会组成了隧道委员会（PIARC Committee on Road Tunnels）。1973年，由英国流体研究协会发起的关于空气动力学和交通隧道通风专题讨论会会（International Symposium on the Aerodynamics and Ventilation of Vehicle Tunnels）成立其中，前者每四年汇总一次世界范围内的公路隧道通风经验并出版。后者每三年举行一次[8]。这两个机构均研究隧道通风及隧道内的运营环境。48964

国内外的隧道专业人员、学者对于隧道的通风研究主要包括三个方面。正常运营过程中通风方式的选择对隧道环境的影响；隧道内发生火灾时，通风方式的选择对火灾烟气排出效果的影响；隧道的出入口或竖井、排气口废气的排放情况。研究方法主要包括理论计算、模拟试验分析和实地测量。将获得的数据通过计算机进行数值模拟，来获得隧道内气流的风速分布、压力分布、温度分布等状况，并因此制定合适的通风方案。通过经验公式法、模型试验法和计算流体力学CFD（Computational Fluid Dynamic）的数值模拟方法来研究隧道的流动阻力以及射流风机升压平衡。

对于隧道的研究，国外起步较早，主要集中在日本、美国、欧洲。在美国，早期的美国矿业局进行了相关的现场试验，临界风速的计算公式因此被确定，并且在世界范围内得到了广泛使用。为了获得发生火灾时隧道内部的烟气浓度和温度信息。联邦公路局在一条废弃的公路隧道内进行了火灾试验[9]。隧道内安装有风速测试仪、温度传感器等监控设备，并进行了大约130次的试验，来研究不同的通风设施和通风方案。火灾规模从一辆小型汽车到大型油罐车造成的火灾事故。在实验过程中记录了详细的风速分布、温度分布、压力分布、二氧化碳分布、能见度等信息。该试验为以后的隧道通风相关规范、标准的建立提供了科学的依据，并为良好的隧道通风方案的设计积累了宝贵的经验。论文网在数值模拟方面，各类文献较多。公路隧道内发生火灾后，隧道内的空气流动属于湍流流动。为了得到隧道内发生火灾时隧道内的温度分布、风速分布、压力分布、浓度分布等相关信息，运用数值模拟针对火灾开展了很多相关的研究。Peter Vidmar和Stojan Petelin应用CFD软件，隧道内的风险进行了相关的研究[10]。R.O. Carvel和A.N. Beard等人研究了火灾条件下，通风对隧道安全的影响[11]。通风世界各国的专业人员也在开发一些地铁和隧道专用程序。如地铁环境模拟程序和美国建筑与火灾研究所研发的NIST FDS程序等，为研究隧道的安全通风提供了更多的方法。

我国公路隧道的建设起步较晚，对隧道通风的研究也比日本、美国、欧洲落后。为了提出了公路隧道纵向通风的设计理论和设计方法，重庆公路科学研究所通过理论研究和实验测量，着重研究了送、排竖井的距离对通风的影响。从国内检索到的文献可以看出，许多文章对隧道内的纵向通风进行了相关的研究，并对一些重要的问题提出了一些探索性的意见。华南理工大学钟汉枢等人通过对大宝山隧道进行研究和实地测量。获得了许多与隧道通风相关的数据[12]。其研究的结果对隧道内风机的安装条件及隧道内的气流通风控制提出了宝贵的意见和有价值的数据资料。曹学明对湖北省宜昌至巴东的高速公路隧道进行研究[13]。根据公路隧道的结构参数，利用FLUENT对隧道内的通风进行数值模拟，对隧道内的速度分布和压力分布进行了相关的研究，研究得出了隧道内通风一些结论，为通风控制提供了有效的依据。重庆交通学院陈树汪运用matlab软件对隧道内火灾污染物进行了相关研究，并建立了一维扩散模型[14]。