摘要
我国的地形崎岖，非常复杂。山区面积大约占我国陆地的67%，其中包含山地、丘陵等。复杂多样的地形给交通运输的发展造成了巨大阻碍。随着城市化进程的加快，国家对公路建设越来越重视，因为地形因素，不可避免的要在山区修建隧道通过。由于隧道的结构特点，机动车产生的尾气不易排出，会对人体的健康造成严重的威胁，因此，对峡谷隧道内空气流动特性及汽车排出污染物气体的扩散规律进行研究，成为研究山区隧道的重要问题。 本研究采CFD数值模拟的方法，在两种不同风向的峡谷风下，对山区隧道内空气流动特性及污染物扩散规律进行了相关的数值模拟探究，研究的是关于三个内容：（1）两种不同风向的峡谷风下的隧道内的空气流动特性（2）两种不同风向的峡谷风下的隧道内气态污染物的扩散规律（3）两种不同风向的峡谷风下的隧道内颗粒物的扩散规律。数值分析结果如下： （1）随着峡谷风风速的变化，无论曲线隧道半径如何变化，峡谷隧道中的流场结构均存在单一涡旋。涡旋的方向受到峡谷风风向的影响，当峡谷风风向为-Y时，涡旋为顺时针，峡谷风风向为+Y时，涡旋为逆时针。在曲线隧道中发现了不均匀的速度分布。存在风速逆转的现象，对于半径为200m和400m的隧道风速反转更为明显和频繁。隧道中速度分布受到峡谷风风向的影响，隧道前端存在负压区域，最小负压区域大小及最涡旋区小负压值与峡谷风风速及曲线隧道半径有关，峡谷风速越大，最小负压值会减小，当峡谷风风向为-Y时，涡旋区最小压力值随着隧道半径倒数的增大而线性减小，而当峡谷风风向为+Y时，涡旋区最小压力值随着隧道半径倒数的增大而线性增大。 （2）隧道内污染物的分布主要受到峡谷风风向的影响，在峡谷风风向为-Y时，污染物主要集中在隧道凹侧壁面，由凹侧壁面向凸侧壁面逐渐扩散。在峡谷风风向为+Y时，污染物主要集中在隧道凸侧壁面，由凸侧壁面向凹侧壁面逐渐扩散。而隧道内污染物的浓度主要与峡谷风风速、风向及隧道半径有关，随着风速增大，隧道内污染物浓度减小，随着隧道半径的减小导致了隧道内面平均污染物浓度及总污染物浓度增大。根据隧道内污染物浓度的扩散规律，可以说明隧道半径大的隧道尤其是直线隧道其稀释隧道污染物的能力是较强的，这也是最适合人们通行及隧道运营的。 （3）颗粒物的浓度分布较CO气态污染物更加复杂，在垂直方向上，颗粒物在隧道中间处浓度较低，隧道中，颗粒物平均体积浓度随着半径的增大，呈现逐渐减小的趋势，说明了较大的隧道半径有利于隧道中颗粒物的排放稀释。
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