基于Fluent的某隧道排烟设计+文献综述(7)
（3）半横向通风工程造价较低，投资费用约为全横向通风的一半左右。
半横向通风缺点：
（1）排风型半横向通风通过风道排风，由峒口沿隧道纵向进风，因此会在隧道内出现风速为0的中性点，导致通风换气不畅，有害气体浓度无限上升。
（2）送风型半横向通风通过风道送风，由峒口沿隧道纵向排风，会造成进出峒口区域废气污染。
（3）半横向通风由于风道面积小，风速较高，会导致通风系统运营费用上升。
2.1.3 纵向通风
纵向通风包括全射流通风和射流+轴流组合式分段通风两种方式，根据隧道的长度和需风量，结合隧道辅助坑道设置送、排风井，可灵活组合方式。
纵向通风优点：
（1）充分利用隧道拱部净空，对隧道土建工程影响极小。
（2）有害气体浓度呈三角形分布，空气清新度好。
（3）通风设备功率较低，运营费用小，且控制简便。
（4）单向行车时可充分利用交通风，节省运营费用。
纵向通风缺点：
（1）火灾工况下，只能沿隧道纵向排烟，防火排烟效果差。
（2）火灾工况下，不利于人员疏散、逃生[12]。
2.2 计算流体力学理论
公路隧道处于火灾工况时，隧道内部的流体流动遵循基本的守恒定律。质量守恒定律、能量守恒定律以及动量守恒定律即为基本的守恒定律。控制方程则是上述守恒定律的数学描述，控制方程如下[13]。
质量守恒方程，即连续方程： （2.1）
引入矢量符号 ，式（2.1）写成： （2.2）
有的文献使用符号 表示散度，即 ，这样，式（2.1）写成：（2.3）
在式（2.1）至（2.3）中， 是密度，t是时间， 是速度矢量， 是速度矢量 在 方向的分量。
动量守恒方程：
式中， 是流体微元体上的压力； 等是因分子粘性作用而产生的作用在微元体表面上的粘性应力 的分量； 是微元体上的体力，若体力只有重力，且 轴竖直向上，则 。
能量守恒方程： （2.5）
该式可写成展开形式： （2.6）
式中， 是比热容， 为温度， 为流体的传热系数， 为流体的内热源及由于粘性作用流体机械能转换为热能的部分，有时简称 为粘性耗散项。
为了得到封闭的方程组，除了上述涉及到的 吹冰个未知量，还需要补充一个联系 的状态方程： （2.7）
控制方程的通用形式： （2.8）
其展开形式为： （2.9）
式中， 为通用变量，可以代表 等求解变量； 为广义扩散系数；S为广义源项。式（2.8）中各项依次为对流项（convective term）、扩散项（diffusive term）和源项（source term）。对于特定的方程， 、 和 具有特定的形式，表2.1给出了三个符号与各特定方程的对应关系。
表2.1 通用控制方程中各符号的具体形式
符号方程
连续方程 1 0 0
动量方程能量方程2.3 Fluent软件模拟
2.3.1 应用Gambit建立系统模型
由于隧道长高比太大，不利于全程隧道的模型建立，所以截取隧道一段建立结构模型。具体步骤如下：
（1）利用Gambit确定隧道模型的点。通过对所构想的模型进行分析，确定每个点的三文坐标，在Gambit中逐个输入点的坐标，从而确定点的位置。
（2）利用Gambit将所确定的点形成线。在Gambit中点击输入线条按钮，确定输入直线，在按住键盘shift键，奖所要连成线的点连成线。需要输入曲线或圆弧时，将输入对象改成曲线或者圆弧即可，也可用鼠标选入相应点，点击apply。