孙移汉 王文

1 甘肃省建筑设计研究院有限公司2 陕西铁路工程职业技术学院

0 引言

目前各类隧道施工通风设计多依照规范及相关经验，对隧道环境风利用考虑不足，易造成能源的浪费，且达不到最佳的通风效果。国内外对隧道通风研究较多[1-5]，研究都主要集中在隧道内部，对于外界环境风对隧道施工通风影响的研究较少。

利用相关设施达到对洞外环境风的合理利用，对通风节能，隧道施工环境改善及施工进度的加快有重要的意义。研究依托某高海拔铁路隧道工程实际，采用计算流体力学软件FLUENT，对不同风挡结构、不同环境风速工况下隧道出口流场进行模拟研究。根据模拟结果，分析风挡对隧道施工通风的影响，确定最佳风挡结构，为高海拔隧道施工通风优化提供参考依据。

1 基本计算理论

隧道内风速的影响因素主要有三部分：隧道洞口与掌子面的超静压差；隧道内外温差产生的热压；洞内自然风产生的动压。

1）超静压差计算方程：

式中：P1、P2为隧洞两端压力，掌子面压力P1主要由轴流风机通过风管提供；ρ0为洞内的空气密度，kg/m3。

2）热位差计算方程：

式中：ρ1、ρ0分别为洞外和洞内的空气密度，kg/m3。

3）洞外气流的动压计算方程：

式中：ve为洞外自然风速，m/s。

式（1）、（2）、（3）可理解为形成洞内排污通风的动力，称为等效压差Pn，又等效压差与污风在隧道内流动过程中的阻力（压头损失）相等，即：

式中：λ 为隧道沿程阻力系数；L 为隧道的长度，m；ξ为隧道局部阻力系数；vn为隧道内的污风风速，m/s。……