中交四航工程研究院有限公司;中交第四航务工程局有限公司陈进获国家专利权
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龙图腾网获悉中交四航工程研究院有限公司;中交第四航务工程局有限公司申请的专利基于CFD的超长小断面隧洞风机接力抽风效果优化设计方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN117332719B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-09发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202311391940.3,技术领域涉及:G06F30/28;该发明授权基于CFD的超长小断面隧洞风机接力抽风效果优化设计方法是由陈进;苏林王;林美鸿;汪海洋;王雪刚设计研发完成,并于2023-10-25向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于CFD的超长小断面隧洞风机接力抽风效果优化设计方法在说明书摘要公布了:本发明公开了基于CFD的超长小断面隧洞风机接力抽风效果优化设计方法,属于隧洞通风技术领域。本发明方法包括对隧洞、风管建模及多个风机安装在风管内的位置进行分段建模,对建模获得三维几何模型进行网格划分,在模拟风机抽风,对导入CFD进行计算获得数学计算模型设定运算所需的模型参数和边界条件,改变风管在隧洞内的相对位置,基于数学计算模型计算并获得不同位置风管在隧洞工作面的风速分布图,不同位置的风管在隧洞工作面对应不同的截面,在不同截面选取计算点,通过CFD后处理得到计算点的风速值,比对不同位置风管内的风速值,根据风速值的变化优化风管安装位置。本方法为超长隧洞施工期风机的功率选择及风机风管布置优化提供设计依据。
本发明授权基于CFD的超长小断面隧洞风机接力抽风效果优化设计方法在权利要求书中公布了:1.基于CFD的超长小断面隧洞风机接力抽风效果优化设计方法,其特征在于包括以下步骤: S1、对隧洞和风管进行建模,对n个风机安装在风管内的位置建立分段模型,即第一风机至隧洞入口段为第一段模型,安装在风管出风口处的第n风机与隧洞掌子面段为第n段模型;第一风机至第n风机的模型,即第一风机与第n风机之间根据隧洞掘进的深度确定风机安装的数量并接长风管,获得三维几何模型; S2、对获得的三维几何模型进行网格划分,并把网格划分后生成的网格文件导入CFD仿真软件进行计算,获得数学计算模型; S3、模拟风机抽风,对数学计算模型设定运算所需的模型参数和边界条件: 1采用k-ε湍流模型作为数学计算模型,模型参数为端流模型参数; 2边界条件设置: 模拟风机抽风时,在风机安装位置定义交界面,并在交界面上定义风机类型,根据风机的风量-风压表确定风机的输入功率; 隧洞入口为速度边界:类型为velocity-inlet,方向沿入口边界法线方向; 风管出风口为压力边界:类型为pressure-outlet,相对压差为0; 隧洞与风管的其他交界面的边界类型均为wall,满足无滑移条件,即Vi=0ms; S4、改变风管在隧洞内的相对位置:在CFD仿真软件中,在隧洞横断面处不同位置截取风管直径大小的圆作为风管,不同的风管位置就在相应位置划分为一个圆,沿着隧洞轴线方向为隧洞工作面,基于数学计算模型计算并获得不同位置风管在隧洞工作面的风速分布图,包括隧洞工作面风管风速矢量在水平剖面上的风速分布图和隧洞入口风速矢量在垂直剖面上的风速分布图; S5、根据上述风速分布图及模型参数,不同位置的风管在隧洞工作面对应不同的截面,在不同截面选取计算点,通过CFD后处理功能得到所述计算点的风速值,即得到定量化的不同位置风管内的风速值,比对不同位置风管内的风速值,得出最大的风速值,判断出最优的风管安装位置。
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