一种改进型隧道通风控制系统的设计和仿真分析

采用混合控制方案实施的通风控制，结合隧道实际运营状态及发展变化，通过控制风机开启台数，使之既能满足《公路隧道通风照明设计规范JTJ026．1—1999》对环境的要求，又能延长风机使用寿命与节能的目的。由此可见，通风控制涉及通风方式、交通组成与变化、交通状态与变化、风机运行时间及启停时间几方面的因素，作为控制决策，在通风方式确定以后，影响通风的主要因素有隧道内的车辆数和车辆类型，其决定了CO，VI的排放量；车辆行驶速度，决定了车辆在隧道内的滞留时间。从而通风控制问题转换为隧道内车辆数与车辆类型的检测和预测问题。在得到隧道内车辆数与车辆类型的当前和其后一段时间的发展变化规律后，则可计算CO，VI排放量值，得到CO，VI排放量随时间变化的曲线(表)，根据通风计算模型，得到风机开启台数随时间变化的曲线(表)，根据各台风机运行时间和启停时刻记录，选择启动或停止的风机，使风机运转平衡。

4 隧道通风系统实现的模拟仿真分析
隧道的通风控制采用分区域单机控制方式。风机以一组或一种预先设置的组合为通风控制单元，为了分析方便，在模拟仿真时，以单台风机工作所提供的风量作为测试。其有以下两种工作方式：
(1)单台风机与通风道部分连接；
(2)单台风机与通风道完全连接。
针对以上两种连接结构形式进行了有限元分析模拟。采用流体动力学(CFD)软件CFDesign建立了相应计算模型并进行仿真分析，得到一系列明月峡隧道通风设计的结果。
4．1 单台风机与通风道部分连接的仿真模拟结果
(1)工况1
几何参数：通风道长度为50 m；通风道渐变段长度为4 m；连接段长度为7．35 m；轴流风机断面积为3．108 33 m2。
计算参数：风机流量为114 m3／s；通风道入口处压强为0 Pa；通风道出口处压强为0 Pa。
对以上工况采用CFDesign仿真模拟，采集到的数据如表1所示。