第3章地下建筑的風(fēng)流運動

1、第三章第三章 地下建筑中風(fēng)流的運動地下建筑中風(fēng)流的運動 第一節(jié)第一節(jié) 風(fēng)流的流動（運動）狀態(tài)（胡風(fēng)流的流動（運動）狀態(tài)（胡P3839） 第二節(jié)第二節(jié) 風(fēng)流的流動（運動）形式（胡風(fēng)流的流動（運動）形式（胡P4345 ） 第三節(jié)第三節(jié) 風(fēng)流運動的能量方程（胡風(fēng)流運動的能量方程（胡P4547） 第四節(jié)第四節(jié) 風(fēng)路的通風(fēng)阻力（胡風(fēng)路的通風(fēng)阻力（胡P5256）第一節(jié)第一節(jié) 風(fēng)流的流動（運動）狀態(tài)風(fēng)流的流動（運動）狀態(tài)一、層流二、紊流三、雷諾數(shù)不同的運動狀態(tài)，影響到流體的速度分布和阻力損失一、層流一、層流 概念：流體中各質(zhì)點互不干擾地沿著自己的流束運動；二、紊流二、紊流 概念：流體中各質(zhì)點相互混雜碰撞，除

2、沿流動方向運動外還有橫向運動，質(zhì)點的軌跡及其復(fù)雜；三、雷諾數(shù)三、雷諾數(shù) 運動狀態(tài)與平均流動速度V(m/s)有關(guān)； 與管道直徑d(m)有關(guān)； 與流體的粘性(m2/s)有關(guān) 根據(jù)雷諾數(shù)確定運動狀態(tài)VdRe第二節(jié)第二節(jié) 風(fēng)流的流動（運動）形式風(fēng)流的流動（運動）形式一、風(fēng)流的運動有兩種形式： 形式1：有固定邊界的風(fēng)流。 例如例如：井筒、風(fēng)道、管道種的風(fēng)流 特點特點：空氣受邊界的限制而沿風(fēng)道方向流動。 形式形式2：沒有固定邊界的風(fēng)流，“自由風(fēng)流”、”射流“。 例如例如：空氣由風(fēng)道流向?qū)挻蟮捻鲜?特點：風(fēng)流的邊界不是風(fēng)道壁，而是與風(fēng)流同一特點：風(fēng)流的邊界不是風(fēng)道壁，而是與風(fēng)流同一相態(tài)的介質(zhì)。相態(tài)的介質(zhì)。二

3、、有固定邊界二、有固定邊界的風(fēng)流的風(fēng)流三、自由風(fēng)流三、自由風(fēng)流1、自由風(fēng)流結(jié)構(gòu)2、自由風(fēng)流分類自由射流的橫斷面積隨運動方向逐慚擴散，形成圓錐體。此圓錐形風(fēng)流在前進中如遇到洞室界壁，則為不完全自由風(fēng)流；當(dāng)圓錐形風(fēng)流得以充分發(fā)展時，則為完生自由風(fēng)流。三、地下工程的風(fēng)流運動三、地下工程的風(fēng)流運動風(fēng)流運動有固定邊界的風(fēng)流沒有固定邊界的風(fēng)流”自由風(fēng)流“”射流“風(fēng)道型風(fēng)流硐室型風(fēng)流四、風(fēng)道型風(fēng)流與紊流變形四、風(fēng)道型風(fēng)流與紊流變形五、硐室型風(fēng)流與紊流擴散五、硐室型風(fēng)流與紊流擴散第三節(jié)第三節(jié) 風(fēng)流運動的能量方程風(fēng)流運動的能量方程一、理想流體伯諾里方程式一、理想流體伯諾里方程式 不可壓縮的理想流體，其壓能、動能

4、和位能的總和，在流體任意斷而上保持不變，即流束上各點的總能量為一定。二、實際空氣流動的伯諾里方程式二、實際空氣流動的伯諾里方程式 但空氣具有粘性；在流動中有阻力，因而單位體積空氣的總能量中有一部分用來克服阻力h1-2第四節(jié)第四節(jié) 風(fēng)路的通風(fēng)阻力風(fēng)路的通風(fēng)阻力1、通風(fēng)阻力的概念、通風(fēng)阻力的概念 在通風(fēng)工程中，空氣沿風(fēng)道流動時；風(fēng)道對風(fēng)流所呈現(xiàn)的阻力稱為通風(fēng)阻力；而單位體積風(fēng)流的能量損失稱為風(fēng)壓降或風(fēng)壓損失。通風(fēng)阻力是引起風(fēng)壓損失的原因；而鳳壓損失則是通風(fēng)阻力的量度，兩者數(shù)值相等。2、通風(fēng)阻力的基本計算方法、通風(fēng)阻力的基本計算方法 在風(fēng)道中鳳流呈紊流狀態(tài)時，通風(fēng)阻力與鳳速的平方成正比；列式如下：式

5、中C表示空氣粘性、風(fēng)道尺寸、形狀和粗糙程度等參數(shù)不同的系數(shù) n=12; v-平均風(fēng)速3、經(jīng)濟風(fēng)速的確定、經(jīng)濟風(fēng)速的確定4、經(jīng)濟斷面的選擇、經(jīng)濟斷面的選擇5、通風(fēng)阻力分類、通風(fēng)阻力分類 為便于分析和討論，通風(fēng)阻力按風(fēng)流邊界狀況的不同分為為便于分析和討論，通風(fēng)阻力按風(fēng)流邊界狀況的不同分為兩類：摩擦阻力和局部阻力。兩類：摩擦阻力和局部阻力。 摩擦阻力摩擦阻力是坑道頂、底板或兩壁或風(fēng)管的周壁與風(fēng)流本身是坑道頂、底板或兩壁或風(fēng)管的周壁與風(fēng)流本身互相摩擦引起空氣分子間的擾動和內(nèi)摩擦而產(chǎn)生的阻力水互相摩擦引起空氣分子間的擾動和內(nèi)摩擦而產(chǎn)生的阻力水力學(xué)稱為沿程阻力）。由這種阻力引起的能量損失稱為摩力學(xué)稱為沿程

6、阻力）。由這種阻力引起的能量損失稱為摩擦阻力損失。擦阻力損失。 局部阻力局部阻力是由風(fēng)流邊界的急劇改變（如突然擴大或突然縮是由風(fēng)流邊界的急劇改變（如突然擴大或突然縮小、轉(zhuǎn)彎等）所引起的阻力。因局部阻力引起的風(fēng)壓損失小、轉(zhuǎn)彎等）所引起的阻力。因局部阻力引起的風(fēng)壓損失稱為局部損失。此外，如風(fēng)流繞過坑道中的車輛等引起的稱為局部損失。此外，如風(fēng)流繞過坑道中的車輛等引起的局部阻力有時稱為正面阻力。局部阻力有時稱為正面阻力。 對地下工程的坑道全系統(tǒng)來講，摩擦阻力所占的比例較大；對地下工程的坑道全系統(tǒng)來講，摩擦阻力所占的比例較大；但對地下房間或洞室中的通鳳管道而言，局部阻力則占主但對地下房間或洞室中的通鳳管

7、道而言，局部阻力則占主要地位。要地位。5.1 摩擦阻力摩擦阻力 摩擦阻力的表達式是根據(jù)水力學(xué)上計算紊流狀態(tài)下沿程阻力的達西公式推導(dǎo)出來的：5.2 局部阻力局部阻力 當(dāng)風(fēng)流經(jīng)過局部阻力物（彎頭、突擴、突編、分叉、三通等）時，風(fēng)流的形狀和結(jié)構(gòu)產(chǎn)生很大變化，發(fā)生了沖擊能量損失，形成渦流區(qū)，氣流的基本部分和渦流區(qū)之間的動能交換是局部壓力壓能損失的主要原因。 因局部阻力而產(chǎn)生的壓力損失，可用下式表示； 式中 h1-局部阻力； -局部阻力系數(shù), 無因次; R1- 局部風(fēng)阻, () 從公式可以看出，局部阻力損失和風(fēng)速V的平方成正比，也就是與動壓成正比。即動壓乘上局部阻力系數(shù)則為局部阻力損失。（1）突然擴大或突然縮小的局部阻力系數(shù)（2）轉(zhuǎn)彎的局部阻力系數(shù)）轉(zhuǎn)彎的局部阻力系數(shù)(1) 進口局部阻力 當(dāng)風(fēng)流從大氣進入管道時, 隨著風(fēng)流轉(zhuǎn)向角的不同, 在管道進口處產(chǎn)生不同的收縮現(xiàn)象, 形成渦流區(qū)而產(chǎn)生局部阻力損失。進口的局部損失與管道進口的構(gòu)造形式有關(guān), 如欲減少由于突然收縮而產(chǎn)生