第3章地下建筑的风流运动课件.ppt

第三章 地下建筑中风流的运动 第一节 风流的流动（运动）状态（胡P38~39） 第二节 风流的流动（运动）形式（胡P43~45 ） 第三节 风流运动的能量方程（胡P45~47） 第四节 风路的通风阻力（胡P52~56） 第一节 风流的流动（运动）状态 一、层流 二、紊流 三、雷诺数 不同的运动状态，影响到流体的速度分布和阻力损失 一、层流 概念：流体中各质点互不干扰地沿着自己的流束运动； 二、紊流 概念：流体中各质点相互混杂碰撞，除沿流动方向运动外还有横向运动，质点的轨迹及其复杂； 三、雷诺数 运动状态与平均流动速度V(m/s)有关； 与管道直径d(m)有关； 与流体的粘性ν(m2/s)有关 根据雷诺数确定运动状态 第二节 风流的流动（运动）形式 一、风流的运动有两种形式： 形式1：有固定边界的风流。 例如：井筒、风道、管道种的风流 特点：空气受边界的限制而沿风道方向流动。 形式2：没有固定边界的风流，“自由风流”、”射流“。 例如：空气由风道流向宽大的硐室 特点：风流的边界不是风道壁，而是与风流同一相态的介质。 二、有固定边界的风流 三、自由风流 1、自由风流结构 2、自由风流分类自由射流的横断面积随运动方向逐惭扩散，形成圆锥体。此圆锥形风流在前进中如遇到洞室界壁，则为不完全自由风流；当圆锥形风流得以充分发展时，则为完生自由风流。 三、地下工程的风流运动 四、风道型风流与紊流变形 五、硐室型风流与紊流扩散 第三节 风流运动的能量方程 一、理想流体伯诺里方程式 不可压缩的理想流体，其压能、动能和位能的总和，在流体任意断而上保持不变，即流束上各点的总能量为一定。 二、实际空气流动的伯诺里方程式 但空气具有粘性；在流动中有阻力，因而单位体积空气的总能量中有一部分用来克服阻力h1-2 第四节 风路的通风阻力 1、通风阻力的概念 在通风工程中，空气沿风道流动时；风道对风流所呈现的阻力称为通风阻力；而单位体积风流的能量损失称为风压降或风压损失。通风阻力是引起风压损失的原因；而凤压损失则是通风阻力的量度，两者数值相等。 2、通风阻力的基本计算方法 在风道中凤流呈紊流状态时，通风阻力与凤速的平方成正比；列式如下： 3、经济风速的确定 4、经济断面的选择 5、通风阻力分类 为便于分析和讨论，通风阻力按风流边界状况的不同分为两类：摩擦阻力和局部阻力。 摩擦阻力是坑道顶、底板或两壁或风管的周壁与风流本身互相摩擦引起空气分子间的扰动和内摩擦而产生的阻力水力学称为沿程阻力）。由这种阻力引起的能量损失称为摩擦阻力损失。 局部阻力是由风流边界的急剧改变（如突然扩大或突然缩小、转弯等）所引起的阻力。因局部阻力引起的风压损失称为局部损失。此外，如风流绕过坑道中的车辆等引起的局部阻力有时称为正面阻力。 对地下工程的坑道全系统来讲，摩擦阻力所占的比例较大；但对地下房间或洞室中的通凤管道而言，局部阻力则占主要地位。 5.1 摩擦阻力 摩擦阻力的表达式是根据水力学上计算紊流状态下沿程阻力的达西公式推导出来的： 5.2 局部阻力 当风流经过局部阻力物（弯头、突扩、突编、分叉、三通等）时，风流的形状和结构产生很大变化，发生了冲击能量损失，形成涡流区，气流的基本部分和涡流区之间的动能交换是局部压力压能损失的主要原因。 因局部阻力而产生的压力损失，可用下式表示； 式中 h1--------局部阻力； ξ-------局部阻力系数, 无因次; R1------ 局部风阻, () 从公式可以看出，局部阻力损失和风速V的平方成正比，也就是与动压成正比。即动压乘上局部阻力系数则为局部阻力损失。 （1）突然扩大或突然缩小的局部阻力系数 （2）转弯的局部阻力系数 (1) 进口局部阻力 当风流从大气进入管道时, 随着风流转向角的不同, 在管道进口处产生不同的收缩现象, 形成涡流区而产生局部阻力损失。进口的局部损失与管道进口的构造形式有关, 如欲减少由于突然收缩而产生的阻力, 可采用渐缩管或流线型的进口形式。 公路或铁路隧道都有这种情况。因考虑洞口挖方的影响, 一般取ξ=0.5。 出口损失 当风流从管道内排入大气时, 管道出口断面处的动能即全部散失于大气中, 这乃是管道压力损失的一部分。ξ=1。 * 风流运动 有固定边界的风流 没有固定边界的风流 ”自由风流“ ”射流“ 风道型风流 硐室型风流 式中C——表示空气粘性、风道尺寸、形状和粗糙程度等参数不同的系数 n=1~2; v----平均风速 *