苟胜荣， 李萍萍

(杨凌职业技术学院建筑工程分院， 陕西 杨凌 712100)



基于ANSYS的寒区隧道瞬态温度场分析

苟胜荣， 李萍萍

(杨凌职业技术学院建筑工程分院， 陕西 杨凌 712100)

摘要：利用ANSYS软件对某寒区铁路隧道的瞬态温度场进行分析，得到了外界空气以一定的速度流入隧道时隧道内空气、衬砌及围岩温度场的变化情况，并且对比分析了不同的空气流通速度条件下温度场的分布情况，为寒区隧道的养护维修提供参考。

关键词：寒区隧道； 空气流速； 围岩； 瞬态温度场

0引言

寒区隧道贯通之后，随着外界空气对隧道内环境的影响，隧道内热环境将会日益恶化，导致隧道周围岩体温度升高，破坏冻土天然的水热收支平衡，冻土地基工程稳定性的下降，使隧道结构基础产生较大变形，整个隧道产生纵向不均匀变形[1]，衬砌漏水、路面(隧底)冒水等现象，严重影响隧道结构运营期间的安全性及结构的长期寿命。融沉破坏已成为冻土地区建筑物冻害的主要原因之一[2]。因此有必要对在不同空气流通情况下隧道内温度场进行分析，以了解隧道结构及运营行车的安全情况。

1控制方程

牛顿提出：对流换热热流量与固壁——流体之间的温度差ΔT及接触面积A成比例，比例系数为α，即

φ=AαΔT

(1)

或者

(2)

在对流换热中，其热动势为固壁与流体之间的温差ΔT，对流换热阻为1/Aα，其中A为流体与固体的接触面积， α表示对流换热系数，单位是W/(m2·K)。

本研究过程中所涉及到的对流换热问题属于无内热源……