JP2003232549A - Ventilation testing method for gas fluid with temperature change - Google Patents
Ventilation testing method for gas fluid with temperature changeInfo
- Publication number
- JP2003232549A JP2003232549A JP2002031247A JP2002031247A JP2003232549A JP 2003232549 A JP2003232549 A JP 2003232549A JP 2002031247 A JP2002031247 A JP 2002031247A JP 2002031247 A JP2002031247 A JP 2002031247A JP 2003232549 A JP2003232549 A JP 2003232549A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- exhaust
- ventilation
- gas fluid
- model
- pressure balance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Ventilation (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、道路トンネルなど
の各種トンネルに設置される換気装置の換気性能をシミ
ュレーションする換気試験方法に係り、特に、火災等で
発生する煙などのように温度変化を伴うガス流体の換気
性能をシミュレーションするのに用いて好適な換気試験
方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ventilation test method for simulating the ventilation performance of a ventilation device installed in various tunnels such as a road tunnel, and particularly to a temperature change such as smoke generated by a fire or the like. The present invention relates to a ventilation test method suitable for simulating the ventilation performance of a gas fluid.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、道路トンネルなどの各種トン
ネルには換気装置が設置されている。この換気装置は、
たとえば図４に示すように、トンネル１０内に開口する
１または複数の換気口１１と、各換気口１１に連結され
た換気管１２と、各換気管１２が連結されてトンネル外
部へ連通する換気ダクト１３と、換気ダクト１３に設置
された換気ファン１４とを具備して構成される。なお、
各排気口１１は、トンネル１０の走行方向（軸方向）に
適当なピッチで配列されている。このような換気系で
は、各排気口１１及び換気管１２を通して、排気ダクト
１３の末端に設けられた換気ファン１４により排気され
る。2. Description of the Related Art Ventilation devices have been installed in various tunnels such as road tunnels. This ventilation system
For example, as shown in FIG. 4, one or a plurality of ventilation ports 11 that open in the tunnel 10, ventilation pipes 12 connected to each ventilation port 11, and ventilations that are connected to each ventilation pipe 12 and communicate with the outside of the tunnel. It is configured by including a duct 13 and a ventilation fan 14 installed in the ventilation duct 13. In addition,
The exhaust ports 11 are arranged at an appropriate pitch in the traveling direction (axial direction) of the tunnel 10. In such a ventilation system, the air is exhausted through the exhaust ports 11 and the ventilation pipes 12 by the ventilation fan 14 provided at the end of the exhaust duct 13.
【０００３】このような換気装置の性能を事前にシミュ
レーションして検証する手法としては、トンネル１０や
換気口１１等について実機の縮尺模型を製作し、この縮
尺模型のトンネル１０内で換気模型実験を行うことが考
えられる。しかし、このような換気模型実験では、トン
ネル１０内に発生するガス流体の拡散をシミュレーショ
ンすることはできるものの、排気管１２及び排気ダクト
１３よりなる排気流路の圧力損失までを考慮した換気系
全体の流れ（換気性能）をシミュレーションする実験を
行うことは相似則上困難である。As a method of simulating and verifying the performance of such a ventilation device in advance, a scale model of an actual machine is manufactured for the tunnel 10, the ventilation port 11 and the like, and a ventilation model test is conducted in the tunnel 10 of the scale model. It is possible to do it. However, in such a ventilation model experiment, although the diffusion of the gas fluid generated in the tunnel 10 can be simulated, the entire ventilation system considering the pressure loss of the exhaust flow path including the exhaust pipe 12 and the exhaust duct 13 is also taken into consideration. It is difficult to perform an experiment for simulating the flow (ventilation performance) of the above because of the similarity rule.
【０００４】具体的に説明すると、たとえば模型の縮率
を１００分の１にした場合、排気流路も１００分の１に
なるので、実機と縮尺模型とのレイノルズ数を同じにす
るためには流速や粘性を調整する必要がある。仮に流速
のみを１００倍にするとすれば、通常の実機では数１０
ｍ／秒程度となる流速を１００倍した値、すなわち音速
を遙かに上回る流速にする必要があり、粘性との組み合
わせにより調整するにしても適当な置換流体が存在しな
いため実現はきわめて困難である。このため、従来の換
気模型実験は、オリフィス等により予め設定した換気量
を所定の換気口から排気させることにより行われてい
た。Explaining it concretely, for example, if the reduction ratio of the model is set to 1/100, the exhaust flow path is also reduced to 1/100. Therefore, in order to make the Reynolds numbers of the actual machine and the scale model the same. It is necessary to adjust the flow velocity and viscosity. If only the flow velocity is to be multiplied by 100, it will be several tens in a normal real machine.
It is necessary to set a value obtained by multiplying the flow velocity of about m / sec by 100, that is, a flow velocity much higher than the speed of sound. Even if the flow rate is adjusted in combination with the viscosity, there is no suitable replacement fluid, which is extremely difficult to realize. is there. For this reason, the conventional ventilation model experiment has been performed by exhausting a preset ventilation amount from a predetermined ventilation port using an orifice or the like.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかし、温度が変化す
るガス流体、たとえば火災時に発生する煙のようなガス
流体には温度分布があり、火災発生位置から遠ざかるに
つれてガス温度が低下する傾向となる。このため、ガス
流体の温度変化に伴って排気流路内を流れる流速が変化
し、結果として排気流路内の圧力損失も変化して換気量
を変動させることになる。このようなガス流体の流速変
化は、温度変化によってガス流体の密度が変化すること
に起因している。従って、上述したように予め換気量を
設定するという従来の実験方法では、ガス流体の温度変
化が全く反映されないため、トンネル内で発生した温度
変化を伴うガス流体を換気する模型実験を正確に実施す
ることは困難であった。However, a gas fluid whose temperature changes, for example, a gas fluid such as smoke generated during a fire, has a temperature distribution, and the gas temperature tends to decrease as the distance from the fire occurrence position increases. . Therefore, the flow velocity of the gas flowing in the exhaust passage changes as the temperature of the gas fluid changes, and as a result, the pressure loss in the exhaust passage also changes and the amount of ventilation changes. Such a change in the flow rate of the gas fluid is caused by a change in the density of the gas fluid due to a change in temperature. Therefore, in the conventional experimental method of setting the ventilation volume in advance as described above, since the temperature change of the gas fluid is not reflected at all, the model experiment of ventilating the gas fluid accompanied by the temperature change generated in the tunnel is accurately performed. It was difficult to do.
【０００６】また、模型上では温度浮力を直接再現する
ことは困難なため、ガス流体の温度を密度で置き換える
ことが考えられる。このようにすれば、密度の異なった
ガス流体が各排気口より取り込まれることになるが、ト
ンネル内と排気ダクトとの間の差圧は一定のため、密度
が変化すればオリフィスを通過するガス流量も変化す
る。この場合、模型実験でも排気ダクトまでを考慮した
圧力バランスを再現する必要があるが、スケール効果に
より、直接の再現は困難である。Since it is difficult to directly reproduce the temperature buoyancy on the model, it is possible to replace the temperature of the gas fluid with the density. If this is done, gas fluids with different densities will be taken in from each exhaust port, but since the pressure difference between the inside of the tunnel and the exhaust duct is constant, the gas passing through the orifice will change if the density changes. The flow rate also changes. In this case, it is necessary to reproduce the pressure balance in consideration of the exhaust duct even in the model experiment, but it is difficult to reproduce it directly due to the scale effect.
【０００７】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、温度変化を伴うガス流体の換気性能に関し、各排
気口から換気ファンまでの流体流路における圧力損失を
考慮し、模型を使用して換気試験を行うことができる温
度変化を伴うガス流体の換気試験方法の提供を目的とす
るものである。The present invention has been made in view of the above circumstances, and uses a model in consideration of the pressure loss in the fluid flow path from each exhaust port to the ventilation fan regarding the ventilation performance of a gas fluid with a temperature change. It is an object of the present invention to provide a ventilation test method for a gas fluid with a temperature change, which allows a ventilation test to be performed.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、以下の手段を採用した。請求項１に記載の
温度変化を伴うガス流体の換気試験方法は、排気流路を
介して換気ファンに連結されている１または複数の排気
口が設けられたトンネル内に発生する温度変化を伴うガ
ス流体の排気をシミュレーションする換気試験方法であ
って、前記排気口毎の排気量をそれぞれ初期値に設定
し、模型内で発生させたガス流体を拡散させて前記排気
口毎に排気されるガス流体の濃度を検出して密度を算出
する模型拡散実験工程と、前記模型拡散実験工程で算出
した密度を用いた管路網計算によって各排気口から前記
換気ファンに至る排気流路全体の圧力バランスを求め、
該圧力バランスから各換気口における排気量の計算値を
算出する圧力バランス計算工程と、前記排気口の排気量
をそれぞれ前記圧力バランス計算工程で算出した計算値
に設定し直し、模型内で発生させたガス流体を再度拡散
させて前記排気口毎に排気されるガス流体の濃度を検出
して密度を算出する模型拡散補正実験工程とを具備し、
前記圧力バランス計算工程により計算された各排気口で
の排気量が、前回の模型拡散実験工程または模型拡散補
正実験工程で設定された排気量と所定値以内の差になる
まで、前記圧力バランス計算工程及び前記模型拡散補正
実験工程を繰り返すことを特徴とするものである。な
お、前記模型拡散補正実験工程は、模型拡散工程で設定
された排気量の初期値と、前記圧力バランス計算工程で
算出した計算値との差が所定値以内の場合は不要とな
る。The present invention adopts the following means in order to solve the above problems. The gas fluid ventilation test method with temperature change according to claim 1 involves temperature change occurring in a tunnel provided with one or more exhaust ports connected to a ventilation fan via an exhaust flow path. A ventilation test method for simulating the exhaust of a gas fluid, wherein the exhaust volume for each of the exhaust ports is set to an initial value, and the gas fluid generated in the model is diffused to exhaust the gas at each of the exhaust ports. A model diffusion experiment step of detecting the concentration of the fluid to calculate the density, and a pressure balance of the entire exhaust flow path from each exhaust port to the ventilation fan by the pipeline network calculation using the density calculated in the model diffusion experiment step. Seeking
The pressure balance calculation step of calculating the calculated value of the exhaust volume at each ventilation port from the pressure balance, and the exhaust volume of the exhaust port are reset to the calculated values calculated in the pressure balance calculation step, and generated in the model. A model diffusion correction experiment step of calculating the density by detecting the concentration of the gas fluid exhausted at each of the exhaust ports by diffusing the gas fluid again,
The pressure balance calculation is performed until the exhaust volume at each exhaust port calculated by the pressure balance calculation step is within a predetermined value from the exhaust volume set in the previous model diffusion experiment step or model diffusion correction experiment step. It is characterized in that the steps and the model diffusion correction experiment step are repeated. The model diffusion correction experiment process is not necessary when the difference between the initial value of the exhaust amount set in the model diffusion process and the calculated value calculated in the pressure balance calculation process is within a predetermined value.
【０００９】このような温度変化を伴うガス流体の換気
試験方法によれば、模型拡散実験と圧力バランス計算と
を併用することで、模型を使用した実験によりガス流体
の拡散状況を把握し、排気流路の圧力損失を管路網計算
により反映させ、温度分布を伴うガス流体の換気性能を
正確にシミュレーションすることが可能になる。According to such a ventilation test method for a gas fluid with a temperature change, by using a model diffusion experiment and a pressure balance calculation together, the diffusion state of the gas fluid is grasped by an experiment using a model, and the exhaust gas is exhausted. It becomes possible to accurately simulate the ventilation performance of a gas fluid with temperature distribution by reflecting the pressure loss in the flow path by calculating the pipeline network.
【００１０】請求項１記載の温度変化を伴うガス流体の
換気試験方法においては、前記模型内で発生させるガス
流体として、ガス発生温度に相当する密度に調整したト
レーサガスであることが好ましい。In the ventilation test method for gas fluid with temperature change according to the first aspect, it is preferable that the gas fluid generated in the model is a tracer gas adjusted to a density corresponding to the gas generation temperature.
【００１１】また、請求項１または２記載の温度変化を
伴うガス流体の換気試験方法においては、前記圧力バラ
ンス計算工程では、前記密度の算出値に加え、前記換気
ファンの流量、前記換気ファンの差圧、または前記換気
ファンにおける流量と差圧との関係式のいずれかひとつ
を入力して計算すればよい。In the ventilation test method for gas fluid with temperature change according to claim 1 or 2, in the pressure balance calculation step, in addition to the calculated value of the density, the flow rate of the ventilation fan and the ventilation fan It suffices to input and calculate either the differential pressure or the relational expression between the flow rate and the differential pressure in the ventilation fan.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る温度変化を伴
うガス流体の換気試験方法の一実施形態を図面に基づい
て説明する。図１に示す平面図おいて、図中の符号１０
はトンネル、１１は換気口、１２は排気管、１３は換気
ダクト、１４は換気ファンである。トンネル１０内に
は、走行（軸）方向に配列された１または複数の換気口
１１が設けられている。各換気口１１には換気管１２が
連結され、各換気管１２の他端は換気ダクト１３に連結
されている。換気ダクト１３の末端部に換気ファン１４
が設置されており、トンネル１０内の空気やガス流体は
各排気口１１から吸引された後、排気管１２及び排気ダ
クト１３を通過して外部へ排気される。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of a gas fluid ventilation test method with temperature change according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In the plan view shown in FIG. 1, reference numeral 10 in the drawing
Is a tunnel, 11 is a ventilation port, 12 is an exhaust pipe, 13 is a ventilation duct, and 14 is a ventilation fan. Inside the tunnel 10, one or a plurality of ventilation openings 11 arranged in the traveling (axial) direction are provided. A ventilation pipe 12 is connected to each ventilation port 11, and the other end of each ventilation pipe 12 is connected to a ventilation duct 13. A ventilation fan 14 is provided at the end of the ventilation duct 13.
The air or gas fluid in the tunnel 10 is sucked from each exhaust port 11, and then is exhausted to the outside through the exhaust pipe 12 and the exhaust duct 13.
【００１３】さて、たとえばトンネル１０内で火災が発
生した場合、火災位置で発生した煙（温度変化を伴うガ
ス流体）は排気ファン１４に吸引されて各排気口１１か
ら取り込まれ、排気管１２及び排気ダクト１３を通って
外部へ排出される。以下、この煙が排気されるまでの過
程について、模型を使用した拡散実験と、排気管１２及
び排気ダクト１３よりなる排気流路全体の圧力バランス
を計算する管路網計算とを組み合わせてシミュレーショ
ンする、温度変化を伴うガス流体の換気試験方法を図面
に基づいて説明する。Now, for example, when a fire occurs in the tunnel 10, smoke (a gas fluid with a temperature change) generated at the fire position is sucked by the exhaust fan 14 and taken in from each exhaust port 11, and the exhaust pipe 12 and It is discharged to the outside through the exhaust duct 13. Hereinafter, the process until the smoke is exhausted will be simulated by combining a diffusion experiment using a model and a pipeline network calculation for calculating the pressure balance of the entire exhaust flow path including the exhaust pipe 12 and the exhaust duct 13. A method for ventilation test of gas fluid with temperature change will be described with reference to the drawings.
【００１４】図２に示すトンネル１０の模型上では、排
気口１１毎に図示省略の換気ファンを取り付けておき、
各排気口の流量を弁１５の開度（差圧）等によって１つ
１つ調整して再現するものとする。すなわち、各換気フ
ァンの上流側にそれぞれ設けてある弁１５の開度を調整
して流量制御が可能な構成としてある。弁１５の開度
は、各排気管１２に設置した図示省略の流量計によって
所望の流量になることを確認しながら設定する。なお、
弁１５に代えて、穴径の異なるオリフィスを交換するよ
うにしてもよい。On the model of the tunnel 10 shown in FIG. 2, a ventilation fan (not shown) is attached to each exhaust port 11,
It is assumed that the flow rate at each exhaust port is adjusted one by one according to the opening degree (differential pressure) of the valve 15 and the like and reproduced. That is, the flow rate can be controlled by adjusting the opening degree of the valve 15 provided on the upstream side of each ventilation fan. The opening degree of the valve 15 is set while confirming that the desired flow rate is achieved by a flow meter (not shown) installed in each exhaust pipe 12. In addition,
Instead of the valve 15, an orifice having a different hole diameter may be replaced.
【００１５】この場合、図３のフローチャートに示すよ
うに、最初のステップ１（以下、Ｓ１）では、たとえば
火災のない常温におけるガス流体の排気量（初期値）を
各排気口１１で設定する。すなわち、各排気口１１の排
気量を均等に設定するが、ここでの初期値は、不均等な
設定も含めて特に限定されることはない。そして、次の
Ｓ２では、所定の火災温度相当に密度を調整したトレー
サガスを火災源の設定位置に合わせたガス発生源より放
出する。この時に放出するトレーサガスの量は、発生源
強さ（排出量）Ｑｓとなる。In this case, as shown in the flow chart of FIG. 3, in the first step 1 (hereinafter referred to as S1), the exhaust amount (initial value) of the gas fluid at room temperature without fire is set at each exhaust port 11. That is, although the exhaust amount of each exhaust port 11 is set to be equal, the initial value here is not particularly limited including non-uniform setting. Then, in the next S2, the tracer gas whose density is adjusted to correspond to a predetermined fire temperature is discharged from the gas generation source matched to the set position of the fire source. The amount of tracer gas released at this time is the source strength (emission amount) Qs.
【００１６】続くＳ３においては、各排気口１１を流れ
るトレーサガスの濃度Ｃを図示省略の濃度検出手段によ
って検出する。この濃度検出手段は、排気管１２の適所
にそれぞれ設置されている。なお、トレーサガスとして
は、たとえば空気、ヘリウムガス、アンモニアガスなど
の使用が可能であり、また、トレーサガスに白煙等を入
れて流れを可視化してもよい。In the subsequent S3, the concentration C of the tracer gas flowing through each exhaust port 11 is detected by a concentration detecting means (not shown). The concentration detecting means are installed at appropriate places in the exhaust pipe 12. As the tracer gas, for example, air, helium gas, ammonia gas or the like can be used, and the flow may be visualized by adding white smoke or the like to the tracer gas.
【００１７】次のＳ４において、Ｓ３で得られたトレー
サガスの濃度Ｃから下記の手順により密度ρを算出す
る。濃度Ｃは、第１段階の計算で下記の（Ａ）式から温
度Ｔに換算される。
Ｔ＝Ｃ（Ｔｇ−Ｔａ）＋Ｔａ ・・・（Ａ）
ここで、Ｃ：濃度（火災源での濃度を１として標準化し
た値）
Ｔｇ：火災源の温度
Ｔａ：トンネル内の雰囲気温度In the next S4, the density ρ is calculated from the concentration C of the tracer gas obtained in S3 by the following procedure. The concentration C is converted into the temperature T by the following formula (A) in the calculation of the first step. T = C (Tg−Ta) + Ta (A) where C: concentration (value standardized with the concentration at the fire source being 1) Tg: temperature of the fire source Ta: atmospheric temperature in the tunnel
【００１８】続く第２段階では、（Ａ）式で算出した温
度Ｔを用いて、トレーサガスの密度ρを下記の（Ｂ）式
によって算出する。なお、大気圧は１気圧とする。
ρ＝１．２９３／（１＋０．００３６７Ｔ） ・・・（Ｂ）In the subsequent second step, the density ρ of the tracer gas is calculated by the following formula (B) using the temperature T calculated by the formula (A). The atmospheric pressure is 1 atm. ρ = 1.293 / (1 + 0.00367T) (B)
【００１９】このようにして、Ｓ１〜Ｓ４においては、
火災発生位置からトレーサガスを放出して模型のトンネ
ル１０内で拡散させ、各排気口１１における濃度Ｃ1 〜
Ｃnを検出して対応する密度ρ1 〜ρn を算出すること
で、「模型拡散実験工程」が終了する。Ｓ５では、算出
した密度ρ1 〜ρn を用いて実験で設定した流量計の値
から実際に流量計を通過した体積流量（排気量）を各排
気口について求める。Thus, in S1 to S4,
Tracer gas is emitted from the fire occurrence position and diffused in the model tunnel 10, and the concentration C 1 ~ at each exhaust port 11
The "model diffusion experiment step" is completed by detecting C n and calculating the corresponding densities ρ 1 to ρ n . In S5, the volume flow rate (exhaust volume) actually passing through the flowmeter is obtained for each exhaust port from the value of the flowmeter set in the experiment using the calculated densities ρ 1 to ρ n .
【００２０】Ｓ６及びＳ７は、管路網計算によって排気
流路全体の圧力バランスを計算する「圧力バランス工
程」である。以下では、図１に示すように、換気ファン
１４によって所定の全体質量流量を確保できるものと仮
定し、この流量確保に必要なトンネル１０内と排気流路
１２，１３との間の差圧を、排気口１１より取り込まれ
るガス密度ρ及び下記に示す諸量を用いて、排気流路系
の圧力バランスから管路網計算によって求める。なお、
このＳ６では、模型拡散実験工程で算出した各排気口１
１の密度ρと、換気ファン１４の流量Ｑとを入力するも
のとした実施例を説明する。Steps S6 and S7 are a "pressure balance step" for calculating the pressure balance of the entire exhaust passage by calculating the pipeline network. Hereinafter, as shown in FIG. 1, it is assumed that a predetermined total mass flow rate can be secured by the ventilation fan 14, and the differential pressure between the inside of the tunnel 10 and the exhaust flow passages 12 and 13 required to secure this flow rate is determined. , The gas density ρ taken from the exhaust port 11 and the various amounts shown below are used to obtain the pipe network calculation from the pressure balance of the exhaust flow path system. In addition,
In this S6, each exhaust port 1 calculated in the model diffusion experiment process
An embodiment in which the density ρ of 1 and the flow rate Q of the ventilation fan 14 are input will be described.
【００２１】下記に示す各数式において、Ｐは圧力、ｖ
は流速、ρは密度、Ａは排気管断面積、ｇは重力加速
度、Δρは雰囲気との密度差、Δｈは排気管排気口と路
面とのレベル差、Ｔは温度、Ｃｐは定圧比熱、Ｒは気体
定数、ξは圧損計数であり、それぞれの添字Ｆは排気
管、Ｄは排気ダクト、Ｔはトンネル、Ｂは排気ダクト出
口を示している。In each equation shown below, P is pressure and v
Is flow velocity, ρ is density, A is exhaust pipe cross-sectional area, g is gravitational acceleration, Δρ is density difference with atmosphere, Δh is level difference between exhaust pipe exhaust port and road surface, T is temperature, Cp is constant pressure specific heat, R Is a gas constant, ξ is a pressure loss coefficient, and each subscript F is an exhaust pipe, D is an exhaust duct, T is a tunnel, and B is an exhaust duct outlet.
【００２２】〔圧力損失〕[Pressure loss]
【数１】
この（１）〜（３）式により、トンネル内の圧力ＰT と
換気ファン１４の圧力に相当する排気流路出口の圧力Ｐ
B との間の差圧（ＰT −ＰB ）は、ガス流体が流れる排
気管１２の圧力損失、排気口１２と路面とのレベル差Δ
ｈに起因するヘッドを示す浮力項及び排気ダクト１３の
圧力損失の加算と等しいことが示されている。[Equation 1] According to the equations (1) to (3), the pressure P T in the tunnel and the pressure P at the outlet of the exhaust passage corresponding to the pressure of the ventilation fan 14
The differential pressure (P T −P B ) between B and B is the pressure loss of the exhaust pipe 12 through which the gas fluid flows, and the level difference Δ between the exhaust port 12 and the road surface.
It is shown that it is equal to the sum of the buoyancy term indicating the head due to h and the pressure loss of the exhaust duct 13.
【００２３】〔流量〕[Flow rate]
【数２】
この（４）式では、各排気口１２から吸引した流量（排
気量）の合計が換気ファン１４の流量Ｑとなることを示
している。[Equation 2] This equation (4) indicates that the total flow rate (exhaust volume) sucked from each exhaust port 12 is the flow rate Q of the ventilation fan 14.
【００２４】〔排気ダクト合流部熱エネルギー収支〕[Exhaust Duct Confluence Thermal Energy Balance]
【数３】
この（５）式では、排気ダクト１３に合流する排気管１
２から熱エネルギーが順次加算されることを示してい
る。[Equation 3] In this equation (5), the exhaust pipe 1 that joins the exhaust duct 13
It shows that thermal energy is sequentially added from 2.
【００２５】上記の（１）〜（３）式及び（４）式より
なる連立方程式から、未知数である排気口１１の流速ｖ
F を求める。なお、ここで流速ｖF を求めることは、互
いに関連する流量（排気量）または差圧を算出すること
と実質的に同じことを意味している。従って、次のＳ８
では、上述した「圧力バランス計算工程」で求めた流速
ｖFに対応する流量である排気量となるよう、各排気口
１１の排気量を弁１５の開度調整によって再設定する。From the simultaneous equations of the above equations (1) to (3) and (4), the velocity v of the exhaust port 11 which is an unknown number
Ask for F. Note that, here, obtaining the flow velocity v F means substantially the same as calculating the flow rate (exhaust amount) or the differential pressure related to each other. Therefore, the next S8
Then, the exhaust amount of each exhaust port 11 is reset by adjusting the opening degree of the valve 15 so that the exhaust amount is a flow rate corresponding to the flow velocity v F obtained in the “pressure balance calculation step” described above.
【００２６】この後、上述したＳ２〜Ｓ４を同様に繰り
返すが、この場合のＳ１０→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４と続く一
連の工程では、各排気口１１の排気量がＳ６及びＳ７で
算出した「圧力バランス計算工程」の計算結果を反映し
た値になっているので、上述した「模型拡散実験工程」
と区別するため、以下では「模型拡散補正実験工程」と
呼ぶことにする。Thereafter, the above S2 to S4 are repeated in the same manner, but in this case, in the series of steps S10➝S2➝S3➝S4, the exhaust amount of each exhaust port 11 is calculated as "pressure" in S6 and S7. Since the value reflects the calculation result of "balance calculation process", the above "model diffusion experiment process"
In order to distinguish it from the above, it will be referred to as “model diffusion correction experiment process” below.
【００２７】Ｓ８では、前回（模型拡散実験工程あるい
は模型拡散補正実験工程）の排気量と圧力バランス計算
工程の計算値とを比較し、互いの排気量の差を求める。In S8, the exhaust amount at the previous time (model diffusion experiment process or model diffusion correction experiment process) is compared with the calculated value of the pressure balance calculation process, and the difference between the exhaust amounts is obtained.
【００２８】次のＳ９では、Ｓ８で求めた排気量の差が
所定値以内か否かを判断し、所定値以内の小さな差であ
れば、この時点で一連のシミュレーションは終了する。
すなわち、火災時の煙を排気する場合、各排気口１１か
らは、最後の模型拡散補正実験工程で各排気口１１毎に
算出した密度ρに対応する排気量が見込まれる。At the next step S9, it is judged whether or not the difference between the exhaust amounts obtained at step S8 is within a predetermined value. If the difference is within the predetermined value, the series of simulations ends at this point.
That is, when exhausting smoke during a fire, the exhaust amount corresponding to the density ρ calculated for each exhaust port 11 in the final model diffusion correction experiment process is expected from each exhaust port 11.
【００２９】一方、Ｓ８で求めた排気量の差が所定値よ
り大きい場合には、Ｓ１０で各排気口１１における排気
量を計算値に基づいて再々設定し、第２回目の「模型拡
散補正実験工程」に入る。On the other hand, when the difference between the exhaust amounts obtained in S8 is larger than the predetermined value, the exhaust amount at each exhaust port 11 is set again in S10 based on the calculated value, and the second "model diffusion correction experiment" is performed. Enter the process.
【００３０】以下同様にして、「模型拡散補正実験工
程」及び「圧力バランス計算工程」をＳ８及びＳ９によ
り判定される排気量の差が所定値以下になるまで繰り返
す。すなわち、各排気口１１からの排気量は実験を繰り
返す毎に変化し、最終的にはある値に漸近する。In the same manner, the "model diffusion correction experiment step" and the "pressure balance calculation step" are repeated until the difference between the exhaust amounts determined in S8 and S9 becomes equal to or less than a predetermined value. That is, the exhaust amount from each exhaust port 11 changes each time the experiment is repeated, and finally approaches a certain value.
【００３１】上述したような換気性能のシミュレーショ
ンを実施することにより、温度変化を伴うガス流体の排
気について、模型実験及び管路網計算により温度分布を
反映させて正確に把握することができる。このため、換
気口１１の数、開口面積及び配置、換気ファン１４の性
能、排気管１２や排気ダクト１３のサイズについて、所
望の換気性能が得られるよう最適化を図ることができ
る。また、既存のトンネルについても、換気装置の改修
時等において、同様の最適化を図って換気性能を向上さ
せることもできる。なお、発明は上述した実施形態に限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
内において適宜変更することができる。By performing the ventilation performance simulation as described above, it is possible to accurately grasp the exhaust of the gas fluid accompanied by the temperature change by reflecting the temperature distribution by the model experiment and the pipeline network calculation. Therefore, the number of ventilation openings 11, the opening area and arrangement, the performance of the ventilation fan 14, and the sizes of the exhaust pipe 12 and the exhaust duct 13 can be optimized to obtain desired ventilation performance. In addition, regarding the existing tunnel, the ventilation performance can be improved by performing the same optimization when the ventilation device is repaired. It should be noted that the invention is not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately modified within a range not departing from the gist of the invention.
【００３２】[0032]
【発明の効果】上述した本発明によれば、換気量を固定
した模型実験によりトンネル内のガス流体拡散及び換気
状態を把握し、ガス流体の温度分布を反映した排気流路
の圧力損失を管路網計算によって得るようにしたので、
温度変化を伴うガス流体の温度分布及び温度変化の影響
を受ける排気流路の圧力損失を考慮したトンネル換気に
ついて、システム全体としての性能をシミュレーション
して検討することができる。このため、換気に必要な排
気量の見極めを行い、それによって必要となる換気ファ
ンの差圧（排気性能）を直接算定することができるの
で、換気装置の性能を最適化するために大きな効果を奏
する。According to the present invention described above, the gas fluid diffusion in the tunnel and the ventilation state are grasped by a model experiment with a fixed ventilation amount, and the pressure loss of the exhaust flow path reflecting the temperature distribution of the gas fluid is measured. I got it by calculating the road network,
The performance of the system as a whole can be simulated and examined for tunnel ventilation considering the temperature distribution of the gas fluid accompanied by the temperature change and the pressure loss of the exhaust passage affected by the temperature change. For this reason, it is possible to determine the exhaust volume required for ventilation and directly calculate the required differential pressure (exhaust performance) of the ventilation fan, which has a great effect on optimizing the performance of the ventilation system. Play.
【図１】 本発明の一実施形態として温度変化を伴うガ
ス流体の換気試験方法を説明するための図である。FIG. 1 is a diagram for explaining a ventilation test method for a gas fluid with a temperature change as an embodiment of the present invention.
【図２】 図１におけるトンネル模型部分を説明するた
めの図である。FIG. 2 is a diagram for explaining a tunnel model portion in FIG.
【図３】 本発明による温度変化を伴うガス流体の換気
試験方法の一実施形態を示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing an embodiment of a method for testing ventilation of a gas fluid with temperature change according to the present invention.
【図４】 トンネルの換気装置の構成例を示す平面図で
ある。FIG. 4 is a plan view showing a configuration example of a ventilation device for a tunnel.
１０ トンネル １１ 排気口 １２ 排気管（排気流路） １３ 排気ダクト（排気流路） １４ 換気ファン 10 tunnels 11 exhaust port 12 Exhaust pipe (exhaust flow path) 13 Exhaust duct (exhaust flow path) 14 ventilation fan
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 茂 長崎県長崎市深堀町五丁目717番１号 三 菱重工業株式会社長崎研究所内 Ｆターム(参考） 3L058 BE08 BG05 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Shigeru Nakamura 3-5-1, 717-1, Fukahori-cho, Nagasaki-shi, Nagasaki Hishi Heavy Industries Ltd. Nagasaki Research Center F-term (reference) 3L058 BE08 BG05
Claims (3)
れている１または複数の排気口が設けられたトンネル内
に発生する温度変化を伴うガス流体の排気をシミュレー
ションする換気試験方法であって、 前記排気口毎の排気量をそれぞれ初期値に設定し、模型
内で発生させたガス流体を拡散させて前記排気口毎に排
気されるガス流体の濃度を検出して密度を算出する模型
拡散実験工程と、 前記模型拡散実験工程で算出した密度を用いた管路網計
算によって各排気口から前記換気ファンに至る排気流路
全体の圧力バランスを求め、該圧力バランスから各換気
口における排気量の計算値を算出する圧力バランス計算
工程と、 前記排気口の排気量をそれぞれ前記圧力バランス計算工
程で算出した計算値に設定し直し、模型内で発生させた
ガス流体を再度拡散させて前記排気口毎に排気されるガ
ス流体の濃度を検出して密度を算出する模型拡散補正実
験工程とを具備し、 前記圧力バランス計算工程により計算された各排気口で
の排気量が、前回の模型拡散実験工程または模型拡散補
正実験工程で設定された排気量と所定値以内の差になる
まで、前記圧力バランス計算工程及び前記模型拡散補正
実験工程を繰り返すことを特徴とする温度変化を伴うガ
ス流体の換気試験方法。1. A ventilation test method for simulating exhaust of a gas fluid accompanied by a temperature change occurring in a tunnel provided with one or a plurality of exhaust ports connected to a ventilation fan via an exhaust flow path. , Model diffusion in which the exhaust amount of each exhaust port is set to an initial value, the gas fluid generated in the model is diffused, and the density of the gas fluid exhausted at each exhaust port is detected to calculate the density The pressure balance of the entire exhaust flow path from each exhaust port to the ventilation fan is obtained by the experimental process and the pipe network calculation using the density calculated in the model diffusion experimental process, and the exhaust amount at each ventilation port is calculated from the pressure balance. And the pressure balance calculation step for calculating the calculated value, and the exhaust volume of the exhaust port is reset to the calculation value calculated in the pressure balance calculation step, respectively, and the gas fluid generated in the model is regenerated. Model diffusion correction experiment step of calculating the density by detecting the concentration of the gas fluid exhausted for each exhaust port after being diffused once, and the exhaust amount at each exhaust port calculated by the pressure balance calculation step. Is a temperature characterized by repeating the pressure balance calculation step and the model diffusion correction experiment step until the difference is within a predetermined value from the displacement set in the previous model diffusion experiment step or model diffusion correction experiment step. Ventilation test method for gas fluid with changes.
ガス発生温度に相当する密度に調整したトレーサガスで
あることを特徴とする請求項１記載の温度変化を伴うガ
ス流体の換気試験方法。2. The gas fluid generated in the model is
The method for ventilation test of gas fluid with temperature change according to claim 1, wherein the tracer gas is adjusted to have a density corresponding to a gas generation temperature.
密度の算出値に加え、前記換気ファンの流量、前記換気
ファンの差圧、または前記換気ファンにおける流量と差
圧との関係式のいずれかひとつを入力して計算すること
を特徴とする請求項１または２記載の温度変化を伴うガ
ス流体の換気試験方法。3. In the pressure balance calculation step, in addition to the calculated value of the density, one of a flow rate of the ventilation fan, a differential pressure of the ventilation fan, or a relational expression between a flow rate and a differential pressure of the ventilation fan. The ventilation test method for a gas fluid with temperature change according to claim 1 or 2, characterized in that:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002031247A JP3680030B2 (en) | 2002-02-07 | 2002-02-07 | Ventilation test method and ventilation test apparatus for gas fluid with temperature change |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002031247A JP3680030B2 (en) | 2002-02-07 | 2002-02-07 | Ventilation test method and ventilation test apparatus for gas fluid with temperature change |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003232549A true JP2003232549A (en) | 2003-08-22 |
| JP3680030B2 JP3680030B2 (en) | 2005-08-10 |
Family
ID=27774713
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002031247A Expired - Fee Related JP3680030B2 (en) | 2002-02-07 | 2002-02-07 | Ventilation test method and ventilation test apparatus for gas fluid with temperature change |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3680030B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017531791A (en) * | 2014-10-03 | 2017-10-26 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーションＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ｍａｃｈｉｎｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | Methods for simulation and inversion for physical underground models |
| WO2018126589A1 (en) * | 2017-01-05 | 2018-07-12 | 深圳市市政设计研究院有限公司 | Method and system for controlling wind pressure in subway tunnel pressure relief hole |
| CN110114539A (en) * | 2016-12-27 | 2019-08-09 | 赛恩泰克株式会社 | Method and apparatus for controlling the ventilation quantity of closed conduit |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104775841B (en) * | 2015-03-02 | 2017-01-04 | 陕西陕煤黄陵矿业有限公司 | Ventilation network safety partition method for mine wind points |
| CN107462305B (en) * | 2017-08-08 | 2019-09-13 | 天信仪表集团有限公司 | A kind of flowmeter inline diagnosis method |
| CN109611139B (en) * | 2018-10-29 | 2020-04-28 | 同济大学 | Natural draft tunnel ventilation mechanism test system |
-
2002
- 2002-02-07 JP JP2002031247A patent/JP3680030B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017531791A (en) * | 2014-10-03 | 2017-10-26 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーションＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ｍａｃｈｉｎｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | Methods for simulation and inversion for physical underground models |
| CN110114539A (en) * | 2016-12-27 | 2019-08-09 | 赛恩泰克株式会社 | Method and apparatus for controlling the ventilation quantity of closed conduit |
| CN110114539B (en) * | 2016-12-27 | 2021-04-02 | 赛恩泰克株式会社 | Method and apparatus for controlling ventilation of enclosed duct |
| WO2018126589A1 (en) * | 2017-01-05 | 2018-07-12 | 深圳市市政设计研究院有限公司 | Method and system for controlling wind pressure in subway tunnel pressure relief hole |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3680030B2 (en) | 2005-08-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Calautit et al. | Wind tunnel and CFD study of the natural ventilation performance of a commercial multi-directional wind tower | |
| Montazeri | Experimental and numerical study on natural ventilation performance of various multi-opening wind catchers | |
| EP1860416B1 (en) | Thrust correction | |
| CN110500511A (en) | A kind of city nonmetal pipeline leakage locating method | |
| Mosbah et al. | New methodology for wind tunnel calibration using neural networks-EGD approach | |
| Borm et al. | Unsteady aerodynamics of a centrifugal compressor stage: Validation of two different CFD solvers | |
| CN207231786U (en) | A kind of air-valve comprehensive performance test device | |
| JP3680030B2 (en) | Ventilation test method and ventilation test apparatus for gas fluid with temperature change | |
| CN108490219B (en) | Device and method for correcting flow velocity calculation of matrix speed measuring equipment | |
| Le Roux et al. | Reduced-scale study of wind influence on mean airflows inside buildings equipped with ventilation systems | |
| Wen et al. | Numerical and experimental study towards a novel torque damper with minimized air flow instability | |
| Stec et al. | Defining the performance of the double skin facade with the use of the simulation model | |
| CN114611428B (en) | Simulation analysis method for complex mine ventilation network | |
| JP4164556B2 (en) | Dynamic simulation device for road tunnel ventilation control and its program | |
| CN115356096B (en) | System and method for researching surge characteristics of compressor pipe network system | |
| CN115575074A (en) | High-speed wind tunnel ventilation model internal resistance measurement uncertainty analysis method | |
| Seltsam | Experimental and theoretical study of wide-angle diffuser flow with screens | |
| JP4183885B2 (en) | Tunnel-based wind environment prediction simulator | |
| CN104677657B (en) | To the method that sound absorber formula silencer acoustical behavior measures side by side | |
| CN113656985A (en) | Modeling method, fault diagnosis method and device for valve elements in brake system | |
| CN107676563B (en) | Lower resistance threeway component based on bionics plant branched structure | |
| Yu et al. | Assessment of the Revised 3410 building filtered exhaust stack sampling probe location | |
| JP2005310014A (en) | Device for designing air conditioning/ventilating duct, program for same, and recording medium for recording same program | |
| Pokorný et al. | Measurement of airflow and pressure characteristics of a fan built in a car ventilation system | |
| Odemondo et al. | Implementation of wide diffusion angle V-shaped holes for gas turbine cooling: Design phase and numerical simulation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20040922 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041109 |
|
| A521 | Written amendment |
Effective date: 20041228 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
| A521 | Written amendment |
Effective date: 20050202 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Effective date: 20050419 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050516 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 4 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090520 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |