A numerical study of the heat-ventilation state of a portal tambour of a tunnel in winter | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika – Tomsk State University Journal of Mathematics and Mechanics. 2025. № 93. DOI: 10.17223/19988621/93/12

A numerical study of the heat-ventilation state of a portal tambour of a tunnel in winter

Numerical simulation of the heat-ventilation state of a portal tambour of a tunnel in winter is performed using the model of turbulent viscous heat-conducting compressible gas. The direct and reverse operating modes of heat-ventilation units (HVUs) located in the tambour are considered. The air intake and exhaust from the openings for the HVUs in the tambour occur at a 45° angle with respect to the plane of the wall. The following phenomena are taken into account when calculating the thermal state of the air mass in the tambour: air heating in the tambour due to operating HVUs; heat exchange between the air flowing from the outside into the tambour and the air in the tunnel; and heat exchange between the air flowing from the portal side into the tambour and the air in the tunnel. It is assumed that external cold air with a temperature of -43°C is flowing into the tambour at a volumetric flow rate of 100 m3/s. The reverse operation mode of the HVUs ensures relatively uniform air flow along the height of the gate opening and does not allow cold air to penetrate from the outside into the tambour down to a depth of more than 10 m.

Download file

Counter downloads: 6

Keywords

ventilation, tunnel, portal tambour, thermal state, mathematical modeling

Authors

Name	Organization	E-mail
Oberemok Andrey A.	Tomsk State University	oberemokaa@minesoft.ru
Krainov Aleksey Yu.	Tomsk State University	akrainov@ftf.tsu.ru
Min'kov Leonid L.	Tomsk State University	lminkov@ftf.tsu.ru

Всего: 3

References

Zhou X., Zeng Y., Fan L. Temperature field analysis of a cold-region railway tunnel consider ing mechanical and train-induced ventilation effects // Applied Thermal Engineering. 2016. V. 100. P. 114-124. 10.1016/j.applthermaleng. 2016.01.070.

Zeng Y., Liu K., Zhou X., Fan L. Tunnel temperature fields analysis under the couple effect of convection-conduction in cold regions // Applied Thermal Engineering. 2017. V. 120. P. 378-392. 10.1016/j.applthermaleng.2017.03. 143.

Liu C., Li P., Wang X., Yu H., Lyu M., Wu H., Guo Z. Thermal environment analysis for the deep-buried TBM construction tunnel considering the influences of surrounding rock heat transfer and ventilation system // Thermal Science and Engineering Progress. 2024. V. 48. Art. 102406.

Tao Y., Hu H., Zhang H., Zhang G., Hao Z., Wang L. A new ventilation system for extra-long railway tunnel construction by using the air cabin relay: A case study on optimization of air cabin parameters length // Journal of Building Engineering. 2022. V. 45. Art. 103480.

Гендлер С.Г., Савенков Е.А. Использование струйных вентиляторов для проветривания железнодорожных тоннелей // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2015. № S7. С. 26-31.

Zeng Y., Tao L., Ye X., Zhou X., Fang Y., Fan L., Liu X., Yang Z. Temperature reduction for extra long railway tunnel with high geotemperature by longitudinal ventilation // Tunnelling and Underground Space Technology. 2020. V. 99. Art. 103381.

Zhang G., Jiang Z., Wang H., Jing X., Si M., Zeng F., Yang B., Yang X., Feng R. The coupled cooling effect of ventilation and spray in the deep-buried high-temperature tunnel // Case Studies in Thermal Engineering. 2023. V. 45. Art. 103011.

Niu J., Sui Y., Yu Q., Cao X., Yuan Y. Aerodynamics of railway train/tunnel system: A review of recent research // Energy and Built Environment. 2020. V. 1 (4). P. 351-375.

Krasyuk A.M., Lugin I.V., Alferova E.L. Air distribution in long transportation tunnels of the Baikal Amur Mainline (BAM) // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2020. V. 523. Art. 012011.

Красюк А.М., Лугин И.В., Алферова Е.Л. Исследование воздухораспределения в протяженных транспортных тоннелях БАМ // Интерэкспо Гео-Сибирь. 2019. Т. 2, № 4. С. 114-121. Х-2019-2-4-114-121.

Лугин И.В., Алферова Е.Л. Теплопотери при движении поезда по подземному тоннелю при различных условиях эксплуатации // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. 2019. Т. 6, № 2. С. 181-185. 10.15372/ FPVGN2019060231.

Гендлер С.Г., Белов М.Р. Основные направления модернизации тепловентиляционной системы Северомуйского тоннеля при увеличении размера движения подвижного состава // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2019. № S6. С. 45-57.

Кияница Л.А., Лугин И.В., Красюк А.М. Исследование тепловых режимов протяженных железнодорожных горных тоннелей в холодный период года // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2021. Т. 57, № 1. С. 169-188.

Гендлер С.Г., Синявина С.В. Методика определения параметров системы подогрева воздуха в железнодорожных тоннелях, расположенных в суровых климатических условиях // Записки Горного института. 2017. Т. 224. С. 215-222.

Кияница Л.А., Лугин И.В., Красюк А.М. Пути обеспечения температурных режимов протяженных транспортных тоннелей БАМ в холодный период года // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. 2020. Т. 7, № 1. С. 298-303.

Гендлер С.Г., Синявина С.В. Особенности управления вентиляционным режимом нового Байкальского железнодорожного тоннеля // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2015. № 11. C. 173-179.

Гендлер С.Г., Смирняков В.А., Терентьев Р.П. Повышение эффективности обеспечения безопасной эксплуатации железнодорожных тоннелей в суровых климатических условиях // Записки Горного института. 2001. Т. 147. С. 86-94.

Kiyanitsa L.A., Lugin I. V. Krasyk A.M. Means of providing temperature regimes for extended transport tunnels of the Baikal-Amur Railway in the cold period of the year // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2022. V. 991. Art. 012033.

Гендлер С.Г. Проблемы проветривания транспортных тоннелей // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2005. № S2. С. 282-295.

Куликова О.А., Лугин И.В. Исследование интенсивности процесса теплообмена при движении поезда по протяженному железнодорожному тоннелю в холодный период года // Интерэкспо Гео-Сибирь. 2017. Т. 2, № 2. С. 85-88.

Lugin I.V. Mathematical modeling of air distribution dynamics due to piston effect of trains in long railway tunnels // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2022. V. 991. Art. 012034.

Shih T.-H., Liou W.W., Shabbir A., Yang Z., Zhu J. A New Eddy Viscosity Model for High Reynolds Number Turbulent Flows // Computers Fluids. 1995. V. 24 (3). P. 227-238.