潘 凱

（安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司綜合管廊規(guī)劃設(shè)計(jì)研究所，安徽 合肥 230000）

1 綜合管廊通風(fēng)簡介

綜合管廊為地下狹長型半封閉管線廊道，可入廊管線有電力電纜、通信電纜、給水管線、燃?xì)夤芫€、熱力管線、污水管線、雨水管線、再生水管線等城市工程管線。除入廊管線外，廊內(nèi)還設(shè)有變配電箱、滅火器、排水潛污泵、風(fēng)機(jī)等附屬設(shè)備。

2 管廊通風(fēng)系統(tǒng)分類

綜合管廊通風(fēng)的分區(qū)一般與管廊防火分區(qū)一致，長度不大于200 米。管艙采用豎井縱向集中送排風(fēng)的通風(fēng)方式，分段設(shè)置豎井和通風(fēng)機(jī)房。綜合管廊內(nèi)通風(fēng)方式共有三種，自然進(jìn)排風(fēng)方式、機(jī)械進(jìn)排風(fēng)方式以及自然進(jìn)風(fēng)與機(jī)械排風(fēng)相結(jié)合的方式。

通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)有平時(shí)通風(fēng)、事故通風(fēng)及巡檢通風(fēng)三種不同的工況；其中，對(duì)于非燃?xì)馀撌沂鹿释L(fēng)為火災(zāi)熄滅后啟動(dòng)事故通風(fēng)。根據(jù)規(guī)范，正常通風(fēng)換氣次數(shù)不小于2 次/小時(shí)，事故通風(fēng)換氣次數(shù)不小于6 次/小時(shí)。對(duì)于天然氣管道艙室正常通風(fēng)換氣次數(shù)不小于6 次/小時(shí)，事故通風(fēng)換氣次數(shù)不小于12 次/小時(shí)。

3 綜合管廊通風(fēng)模型

3.1 幾何模型及網(wǎng)格劃分

本次選取綜合管廊的一個(gè)艙室為研究對(duì)象，通風(fēng)區(qū)間為200 米，截面高3 米，寬2 米，截面積為6 平方米。管廊頂板兩端開洞并向上伸出地面，為管廊進(jìn)排風(fēng)口，同時(shí)每隔20米設(shè)置誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)一臺(tái)，懸掛于管廊內(nèi)頂部。

本次模型對(duì)實(shí)際管廊模型進(jìn)行簡化后采用SpaceClaim 三維實(shí)體直接建模軟件得到幾何模型。為建模方便，忽略艙室內(nèi)管線及其他設(shè)備，艙室簡化為長200 米，寬2 米，高3 米的長方體，兩端的通風(fēng)口尺寸為邊長0.6 米的正方體，誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)為寬高均為0.6 米，厚度為零的正方形。

本次采用ANSYS ICEM CFD 軟件對(duì)幾何體進(jìn)行六面體結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分，因?yàn)楸敬稳S模型中誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)為厚度為零的平面，所以需要對(duì)誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)進(jìn)行面-面關(guān)聯(lián)后方可劃分網(wǎng)格。網(wǎng)格單元采用0.2 米，共劃分為218262 個(gè)網(wǎng)格。

3.2 邊界條件與求解

本模型選用選擇湍流模型中k-epsilon 標(biāo)準(zhǔn)模型，即選用標(biāo)準(zhǔn)的k-ε 雙方程湍流模型，流體為空氣，氣流沿Z 軸負(fù)方向，入口條件為速度入口，進(jìn)口速度為3m/s。誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)邊界條件為fan，設(shè)置壓力跳躍值為20kpa。上部的出口邊界條件類型選擇outflow。

采用改進(jìn)的求解壓力-速度耦合方程的半隱方法（the Semi-Implicit Method for Pressure-Linked Equations-Consistent，SIMPLEC)，是協(xié)調(diào)一致的SIMPLE 算法。求解的最大相對(duì)誤差為0.1%。

4 管廊通風(fēng)模擬結(jié)果分析

基于以上條件設(shè)置，采用FLUENT 流體分析軟件對(duì)綜合管廊內(nèi)設(shè)置有誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)情況下廊體內(nèi)氣場(chǎng)流態(tài)進(jìn)行分析。

圖1 及圖2 為管廊縱向中心剖面圖的進(jìn)排風(fēng)口部分，由圖可以看出，管廊在進(jìn)風(fēng)口、排風(fēng)口及誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)處風(fēng)速最大，管廊頂部風(fēng)速沿著流場(chǎng)前進(jìn)方向遞減，直至到下一個(gè)誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)后出現(xiàn)風(fēng)速突然增大。管廊進(jìn)風(fēng)口采用豎井式進(jìn)風(fēng)方式時(shí)，豎向的進(jìn)風(fēng)流場(chǎng)并未對(duì)管廊縱向形成大范圍的影響。而每隔20 米間距設(shè)置的誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)處在管廊頂部形成一條連續(xù)的風(fēng)場(chǎng)。在誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)下方則形成了一個(gè)環(huán)流。由此可以得出，誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)的設(shè)置為管廊帶來了更快速的通風(fēng)。誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)下的環(huán)流則可以帶動(dòng)整個(gè)廊內(nèi)空氣的更新循環(huán)。

圖1 管廊進(jìn)風(fēng)口及剖面云圖

圖3 為誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)處管廊流場(chǎng)橫斷面圖，由圖可知，誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)處風(fēng)速最大，風(fēng)機(jī)周圍風(fēng)速遞減，管廊中間部位風(fēng)速最小。圖4 為兩個(gè)誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)中間部位流場(chǎng)橫斷面圖，由圖可以看出管廊頂部風(fēng)速最大，底部次之，中間最小。同時(shí)可以看出管廊兩側(cè)的流速大于中心。

圖3 誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)處管廊流場(chǎng)橫斷面圖

圖4 兩個(gè)誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)中間部位管廊流場(chǎng)橫斷面圖

橫斷面的空氣速度場(chǎng)表明了管廊內(nèi)環(huán)流帶動(dòng)了管廊底板及兩側(cè)處的空氣流動(dòng)，便于管廊兩側(cè)及底部的管線散熱。同時(shí)，中間部位的人行通道則相對(duì)平和，這給廊內(nèi)檢修人員帶來較好的舒適感。

5 結(jié)語

通過模擬得到，設(shè)置誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)時(shí)管廊內(nèi)部通風(fēng)更加迅速，使得誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)之間形成環(huán)流，導(dǎo)致管廊頂板及底板風(fēng)速較大，而管廊中部風(fēng)速最小。