[发明专利]一种多点进出城市地下道路机动车排放污染物浓度分布特性计算方法

摘要

一种多点进出城市地下道路机动车排放污染物浓度分布特性计算方法涉及地下道路隧道营运通风系统设计领域。目前隧道环境通风控制，主要是通过在内隧道上部区域沿线设置多个污染物(CO、NOx)浓度检测装置的方法，指导风机系统的运行。但大量实际工程表明，这些污染物(CO、NOx)浓度检测装置维护保养工作量大、维修成本高，不适于隧道工程大量使用。为此，根据本专利提出的多点进出城市地下道路机动车排放污染物(CO、NOx)浓度分布特性计算方法，可以起到虚拟污染物(CO、NOx)浓度检测装置的作用。在已知交通流量条件下，仅通过有限的数个污染物(CO、NOx)浓度检测装置，即可实现隧道沿程污染物(CO、NOx)浓度有效评估。

主权项

一种多点进出城市地下道路机动车排放污染物浓度分布特性计算方法，其特征在于，计算步骤如下：1)绘制隧道计算模型图，查阅计算城市地下道路的结构参数和交通参数，包括隧道内交通流量N，辆/h；计算隧道段长度L，m；汽车等效阻抗面积A_m，A_m＝C_d·A_C，m²；汽车有效牵引系数C_d；隧道净空断面积A_r，m²；隧道内空气密度ρ，取1.24kg/m³；局部阻力系数ζ；沿程阻力系数λ)；2)根据式(1)或(2)求出对应交通车流量的交通车速V_tiV_ti＝0.00004N_i²‑0.0726N_i+40.9(阻塞工况) (1)V_ti＝‑0.00005N_i²+0.0913N_i+54.5(正常工况) (2)式中，N_i为隧道段i的交通流量，pcu/(车道·h)；3)根据式(3)计算匝道段i交通风速V_i′式中，匝道段i交通风速V_i′，当为合流匝道时取正值，当为分流匝道时取负值；V_i—主道段i交通风速，m/s；L_i—计算隧道段i长度，m；D_i—计算隧道段i当量直径，m；V_ti—隧道段i交通车速，m/s；A_m—汽车等效阻抗面积，A_m＝C_d·A_C，m²；C_d—汽车有效牵引系数；A_ri—隧道段i净空断面积，m²；ρ—隧道内空气密度，取1.24kg/m3；ζ_i—局部阻力系数；λ—沿程阻力系数，采用0.02；4)根据式(4)计算入口处第一个主隧道段交通风速V15)根据式(5)计算剩余主隧道交通风速V_i7)查阅计算隧道的主隧道入口污染物浓度Cini、通过计算出的交通风速计算匝道段j分流比例C_j8)根据式(7)从入口处主隧道段开始计算得到单口进出直隧道和多口进出隧道合流匝道段下游主隧道CO污染物浓度式中，A_r为隧道净空断面积/m²；W为隧道宽度/m；V_r为隧道内平均交通风速/(m·s^‑1)；C(x)为距离隧道入口x米远处污染物浓度，mg/m³；Cin(i)为入口处污染物浓度，下游隧道入口浓度等于上游隧道出口浓度；K为反映行驶中的机动车污染物扩散特性的扩散特征系数，由实测取0.012m/s；h_m为污染物对流传质系数，m/s；N_uf＝0.0296Re^4/5Pr^1/3 5×10⁵≤Re≤10⁷  (10)式中，h为对流换热系数；cp为定压比热；Re为雷诺数，Pr为普朗特数；9)当主隧道为分流匝道下游主隧道时，将计算出的各段交通风速和Cini代入式(11)计算得到多点进出隧道分流匝道段CO污染物浓度扩散模型式：式中，V’_j为分流匝道段j内平均交通风速/(m·s^‑1)。