城市隧道通風排污慣性效應及聯(lián)動控制研究.pdf

1、新建城市地下道路不斷增加，為了與地面道路的充分銜接，其構型一般較為復雜，且通風排污需與周邊區(qū)域環(huán)，境空氣質量控制相協(xié)調，很多隧道采用了分散排污的模式，如何實現(xiàn)實時地、定點定量地排出隧道內污染物及發(fā)揮通風設備節(jié)能潛力成了亟待研究的課題。本文針對城市隧道通風排污系統(tǒng)的通風動態(tài)特性、串并聯(lián)隧道系統(tǒng)的聯(lián)動耦合效應以及多排污指標(濃度、排放量等)的定量優(yōu)化控制模型等三個關鍵點開展研究：
　　 (1)理論推導了風機調控所引起的縱向通風隧道內

2、流場的動態(tài)響應，揭示了其慣性效應的本質，即流動動力與阻力的再平衡過程，并進行了實測驗證和算例分析。對隧道長度、水力直徑、隧道壁面阻力系數(shù)、交通流速等重要參數(shù)對流場的再穩(wěn)定過程的影響進行了分析，定量地描述了系統(tǒng)的動態(tài)非線性以及參數(shù)耦合特性。
　　 (2)建立了分析帶匝道分段通風城市隧道(串并聯(lián)系統(tǒng))內流場變化的微分方程組，并通過數(shù)值積分求解。以某城市隧道工程為研究背景，重點討論了匝道并聯(lián)段風機調控、串聯(lián)段內中間排、補風口風量對各段

3、流場變化的影響，定量地揭示了并聯(lián)段的壓力平衡特性以及排、補風量的影響符合能量守恒規(guī)律。同時，通過分析表明，各段流場主要受到其本身及相鄰段風機開啟臺數(shù)的控制，其效應表現(xiàn)出線性，且線性化參數(shù)受到交通擾動的影響。
　　 (3)在上述分析結果基礎上，構建了帶匝道隧道分段通風隧道系統(tǒng)的多輸入多輸出(MIMO)流場模型。利用該模型設計了基于非線性規(guī)劃的污染物最優(yōu)控制方法，旨在滿足多個控制約束條件下使所需開啟的風機總數(shù)最少。結合實體工程，進行