综合管廊内诱导风机数值模拟研究

潘 凯

（安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司综合管廊规划设计研究所，安徽 合肥 230000）

1 综合管廊通风简介

综合管廊为地下狭长型半封闭管线廊道，可入廊管线有电力电缆、通信电缆、给水管线、燃气管线、热力管线、污水管线、雨水管线、再生水管线等城市工程管线。除入廊管线外，廊内还设有变配电箱、灭火器、排水潜污泵、风机等附属设备。

2 管廊通风系统分类

综合管廊通风的分区一般与管廊防火分区一致，长度不大于200 米。管舱采用竖井纵向集中送排风的通风方式，分段设置竖井和通风机房。综合管廊内通风方式共有三种，自然进排风方式、机械进排风方式以及自然进风与机械排风相结合的方式。

通风系统设有平时通风、事故通风及巡检通风三种不同的工况；其中，对于非燃气舱室事故通风为火灾熄灭后启动事故通风。根据规范，正常通风换气次数不小于2 次/小时，事故通风换气次数不小于6 次/小时。对于天然气管道舱室正常通风换气次数不小于6 次/小时，事故通风换气次数不小于12 次/小时。

3 综合管廊通风模型

3.1 几何模型及网格划分

本次选取综合管廊的一个舱室为研究对象，通风区间为200 米，截面高3 米，宽2 米，截面积为6 平方米。管廊顶板两端开洞并向上伸出地面，为管廊进排风口，同时每隔20米设置诱导风机一台，悬挂于管廊内顶部。

本次模型对实际管廊模型进行简化后采用SpaceClaim 三维实体直接建模软件得到几何模型。为建模方便，忽略舱室内管线及其他设备，舱室简化为长200 米，宽2 米，高3 米的长方体，两端的通风口尺寸为边长0.6 米的正方体，诱导风机为宽高均为0.6 米，厚度为零的正方形。

本次采用ANSYS ICEM CFD 软件对几何体进行六面体结构化网格划分，因为本次三维模型中诱导风机为厚度为零的平面，所以需要对诱导风机进行面-面关联后方可划分网格。网格单元采用0.2 米，共划分为218262 个网格。

3.2 边界条件与求解

本模型选用选择湍流模型中k-epsilon 标准模型，即选用标准的k-ε 双方程湍流模型，流体为空气，气流沿Z 轴负方向，入口条件为速度入口，进口速度为3m/s。诱导风机边界条件为fan，设置压力跳跃值为20kpa。上部的出口边界条件类型选择outflow。

采用改进的求解压力-速度耦合方程的半隐方法（the Semi-Implicit Method for Pressure-Linked Equations-Consistent，SIMPLEC)，是协调一致的SIMPLE 算法。求解的最大相对误差为0.1%。

4 管廊通风模拟结果分析

基于以上条件设置，采用FLUENT 流体分析软件对综合管廊内设置有诱导风机情况下廊体内气场流态进行分析。

图1 及图2 为管廊纵向中心剖面图的进排风口部分，由图可以看出，管廊在进风口、排风口及诱导风机处风速最大，管廊顶部风速沿着流场前进方向递减，直至到下一个诱导风机后出现风速突然增大。管廊进风口采用竖井式进风方式时，竖向的进风流场并未对管廊纵向形成大范围的影响。而每隔20 米间距设置的诱导风机处在管廊顶部形成一条连续的风场。在诱导风机下方则形成了一个环流。由此可以得出，诱导风机的设置为管廊带来了更快速的通风。诱导风机下的环流则可以带动整个廊内空气的更新循环。

图1 管廊进风口及剖面云图

图3 为诱导风机处管廊流场横断面图，由图可知，诱导风机处风速最大，风机周围风速递减，管廊中间部位风速最小。图4 为两个诱导风机中间部位流场横断面图，由图可以看出管廊顶部风速最大，底部次之，中间最小。同时可以看出管廊两侧的流速大于中心。

图3 诱导风机处管廊流场横断面图

图4 两个诱导风机中间部位管廊流场横断面图

横断面的空气速度场表明了管廊内环流带动了管廊底板及两侧处的空气流动，便于管廊两侧及底部的管线散热。同时，中间部位的人行通道则相对平和，这给廊内检修人员带来较好的舒适感。

5 结语

通过模拟得到，设置诱导风机时管廊内部通风更加迅速，使得诱导风机之间形成环流，导致管廊顶板及底板风速较大，而管廊中部风速最小。