板耦合型机械排烟与竖井自然排烟协同排烟动力学演化特征研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51906030
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0604.燃烧学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The combined ventilation and smoke extraction method with” jet fan + ventilation shaft” is generally adopted in super-long highway tunnel of China. At present, there are only few studies on the smoke exhaust characteristics of the "ventilation shaft", which in charge of the smoke exhaust function of the combined ventilation and smoke extraction method. Beyond that, the “ventilation shaft” system is often treated as the point extraction system, and mechanisms of the coupling effect between the mechanical extraction method and the natural ventilation with shaft are not well understood. Based on the structure of the ventilation shaft, a synergistic smoke extraction method combining the board-coupled shaft method and the mechanical smoke extraction method (MBCS) will be proposed. Through theoretical and experimental studies, the smoke extraction characteristics and the dimensionless parameters related to the smoke extraction can be investigated. By analyzing the smoke flow inside the shaft, the dimensionless function for characterizing the transition of the jet buoyancy smoke from momentum-controlled to buoyancy-controlled can be explored. With the method of experimental study, the relationship between the temperature and CO concentration in the gas discharged from the MBCS can be obtained. And based on theoretical analysis, the model for predicting temperature difference inside and outside the shaft can be developed; combining the relationship between the temperature and CO concentration, the model for predicting CO concentration in the gas discharged from the MBCS can be developed. And finally, the model for predicting the dimensionless smoke and heat extraction performance from the MBCS can be developed. The present study will provide theoretical and technical supports for smoke control and extraction in super-long and deep-buried highway tunnels.
我国特长隧道普遍采用“射流风机+通风井送排式”组合通风排烟方式,目前针对该组合通风排烟方式中承担火灾排烟功能的“通风井”的排烟特性研究较少,且少数相关研究也仅将“通风井”排烟等同作集中排烟处理,未从深层次理解“通风井”排烟时机械排烟与竖井自然排烟协同排烟机制。本项目在“通风井”结构基础上,提出一种板耦合型机械排烟与竖井自然排烟协同排烟方式(MBCS),拟通过理论与实验相结合的方式对MBCS排烟性能及排烟特征参数的无量纲模型进行研究,探索表征MBCS竖井内部浮力射流控制模式转换的特征函数及临界判据,获得MBCS竖井排出烟气的CO浓度与竖井内部温度的关联特征,发展耦合竖井结构特性、薄板特征及机械排烟特性的竖井内外温差预测模型和竖井排出烟气的CO浓度预测模型,建立无量纲MBCS净排出CO体积流率及排热量预测模型。研究成果有望为发展超长、超深埋隧道优化火灾烟气控排方法提供理论基础和技术支持。

结项摘要

我国特长隧道普遍采用“射流风机+通风井送排式”组合通风排烟方式,目前针对该组合通风排烟方式中承担火灾排烟功能的“通风井”的排烟特性研究较少,且少数相关研究也仅将“通风井”排烟等同作集中排烟处理,未从深层次理解“通风井”排烟时机械排烟与竖井自然排烟协同排烟机制,因此开展板耦合型机械排烟与竖井自然排烟协同排烟动力学演化特征研究具有重要的科学意义。本项目通过理论推导、数值模拟及缩尺度实验研究,探索了板耦合型机械排烟与竖井自然排烟协同排烟方式(MBCS)排烟特性影响规律,获得了浮力射流由浮力控制向动量主导过渡的转换临界条件,揭示了MBCS 排烟动力学机理,建立了MBCS排烟性能及排热性能的无量纲预测模型。具体包括:①探索了机械排烟与自然排烟协同排烟影响机制;②建立了竖井内部浮力射流控制模式转换的特征函数;③发展了近火源区和远火源区顶棚烟气无量纲温度分段预测模型;④建立了适用于水平诱导流作用下的火源上方顶棚烟气最高温度预测模型;⑤发展了无量纲竖井内外温差预测模型;⑥构建了竖井排出烟气CO浓度与烟气温度的关联函数;⑦建立解析竖井排热量及排烟量的无量纲预测模型。此外,衍生开展了如下研究:⑧构建了竖井前后烟气层高度之间的关联函数;⑨建立了狭长空间一维羽流区烟气层厚度解析预测模型;⑩探究了水平对冲诱导流的诱发机制及其量化模型,开展了机械通风井的排-控烟协同优化研究。.项目圆满完成了预定的研究目标和任务,在国内外本领域重要学术期刊发表论文6篇,其中Tunnelling and Underground Space Technology、International Journal of Thermal Sciences等SCI高区或本领域顶级期刊论文6篇;培养已转博研究生1人、在读研究生5名,本科毕业生5人。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Experimental studies on the smoke extraction performance by natural ventilation with a board-coupled shaft in a deep buried tunnel
深埋隧道板连竖井自然通风排烟性能试验研究
  • DOI:
    10.1016/j.tust.2020.103613
  • 发表时间:
    2020-12
  • 期刊:
    Tunnelling and Underground Space Technology
  • 影响因子:
    6.9
  • 作者:
    Cong Haiyong;Bi Mingshu;Ren Jingjie;Li Bei;Bi Yubo;Li Yanchao;Jiang Haipeng;Gao Wei
  • 通讯作者:
    Gao Wei
Experimental studies on the smoke extraction performance by different types of ventilation shafts in extra-long road tunnel fires
特长公路隧道火灾中不同类型通风井排烟性能试验研究
  • DOI:
    10.1016/j.tust.2021.104029
  • 发表时间:
    2021-09
  • 期刊:
    Tunnelling and Underground Space Technology
  • 影响因子:
    6.9
  • 作者:
    Cong Haiyong;Bi Mingshu;Bi Yubo;Li Yanchao;Jiang Haipeng;Gao Wei
  • 通讯作者:
    Gao Wei
Numerical investigation on the smoke extraction performance through natural ventilation via board-coupled shaft in tunnel with multiple burial depth
多埋深隧道板连竖井自然通风排烟性能数值研究
  • DOI:
    10.1016/j.ijthermalsci.2022.108065
  • 发表时间:
    2023-03
  • 期刊:
    International Journal of Thermal Sciences
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    Zhuyu Shao;Haiyong Cong;Mingshu Bi;Yubo Bi;Xuemeng Mu;Bin Zhu;Ziqi Yuan;Xishi Wang
  • 通讯作者:
    Xishi Wang
Experimental studies on the smoke extraction and smoke control performance by the ventilation shaft in extra-long road tunnels
特长公路隧道通风井排烟防烟性能试验研究
  • DOI:
    10.1016/j.ijthermalsci.2020.106677
  • 发表时间:
    2021-02
  • 期刊:
    International Journal of Thermal Sciences
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    Cong Haiyong;Bi Mingshu;Bi Yubo;Li Yanchao;Jiang Haipeng;Gao Wei
  • 通讯作者:
    Gao Wei
Experimental and theoretical studies on the smoke temperature distribution along the tunnel ceiling with natural ventilation by the board-coupled shafts
板连轴自然通风隧道顶棚烟温分布实验与理论研究
  • DOI:
    10.1016/j.ijthermalsci.2020.106639
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    International Journal of Thermal Sciences
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    Cong Haiyong;Bi Mingshu;Bi Yubo;Jiang Haipeng;Li Yanchao;Gao Wei
  • 通讯作者:
    Gao Wei

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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