張博文， 王海寧， 張迎賓

(1. 江西理工大學，.a 資源與環(huán)境工程學院； b.能源與機械工程學院，江西 贛州341000；2. 中國計量大學質(zhì)量與安全工程學院，杭州310018）

射流風機作為特殊的一種軸流風機[1]，因為其布置靈活、資金成本較少等優(yōu)點，在隧道實際通風項目中，一直受到專家學者的青睞。 近幾十年來無論在理論還是模擬方面，國內(nèi)外學者對射流風機都有著大量的研究。 在理論方面，赫海仙[2]通過平板和風機的實驗，說明了風機的安裝距離不同和風機距離平板的間距能夠很大程度影響平板受到阻力和風機的推力比。崔德振等[3]采用了實地測量和模型實驗的研究方法，對比不同汽車模型在壓力差作用下形成風量和風速的變化情況， 同時驗證了自模區(qū)的存在臨界雷諾數(shù)，為縱向射流風機模型的設置提供了方法。 李曉菲等[4]通過理論分析，發(fā)現(xiàn)影響縱向最小間距的影響因素主要分為4 個方面，分別是葉輪直徑，射流出口風速，風機軸線之間的橫向間距以及風機與拱頂?shù)慕咏?。邢利英等[5]驗證了在射流風機出口處增設收縮管的方法，從而提高隧道射流通風效率，能夠很有效地改善隧道通風效果，作為通風優(yōu)化的基本研究方法，對實際問題進行現(xiàn)場測試以及數(shù)值模擬，提出改進方案并得到優(yōu)化效果的通風優(yōu)化處理模式。 在數(shù)值模擬方面。 周家才等[6]編制了一套縱向通風的程序模擬氣流，對車輛阻力、污染物的濃度分布，進行了有效的分析，并且在實際中進行了運用。 韓國的Joon-Hyung 等[7]在三維PANS 和PBA 代理模型的基礎上提出了能夠優(yōu)化隧道射流風機性能的程序。 國內(nèi)WANG F 等[8]模擬探究彎曲公路隧道中射流風機的各個橫截面位置對氣流流場的影響，他們發(fā)現(xiàn)當風機和隧道頂棚的距離變化越來越大的時候射流速度越來越快，當射流風機和隧道壁的距離越來越近或者風機之間的距離越來越近時，風機需要更長的距離來運行。 吳珂等[9]模擬指出合理的洞口距可以避免進口氣流和風機出口氣流相互的影響，并且對射流通風的效果有良好的促進作用。

雖然射流風機在現(xiàn)今的隧道通風中研究較成熟，但隨著研究的不斷深入慢慢地也開始出現(xiàn)一些問題。例如， ①射流風機在運行過程中存在能量利用率低、耗電量大、通風效率不高，尤其在大濃度的區(qū)域處理尾氣不理想， 很多時候達不到所需要的風流調(diào)控[10]。②射流風機安裝的位置主要是在隧道的頂部，雖然很大程度增加了車輛的行駛空間，但是，在清理維護方面會存在車輛傷害， 對操作人員有著很大的危險性。③在傳統(tǒng)射流風機安裝過程時，風機安裝高度對風機的通風效率有著很大影響，同時風機在運行過程中長時間承受風機動荷載，對風機支架和減震裝置的安裝也有一定技術的要求等。

據(jù)了解，一些井下大斷面且長度大的巷道因為需要采掘和運輸，大型器械需要不斷進出，同時還伴隨著炮煙的沖擊影響， 巷道內(nèi)的空氣質(zhì)量狀況與長隧道相比有過之而無不及， 而硐室型風流調(diào)控技術——空氣幕能有效地解決此類問題[11-13]。硐室型空氣幕顧名思義安裝在側(cè)壁的硐室內(nèi)的空氣幕， 由于安裝位置的特殊，不僅不影響車輛運輸，而且還可以實現(xiàn)對風流的增阻、引射、隔斷的作用[14-15]。 現(xiàn)今，硐室型空氣幕在礦井的研究和應用較多， 在隧道通風中應用尚未見報告， 但空氣幕的特性決定其具有很廣泛的運用領域，因此，論文以甕福磷礦隧道通風為研究背景，運用FLUENT[16]進行模擬和分析，對比模擬過程中空氣幕和射流風機在隧道中風量和風速變化狀態(tài)，找到較優(yōu)組合，為今后空氣幕引射風流在隧道中的可行性增加了籌碼。

1 實際隧道的通風效果分析

1.1 甕福磷礦穿巖洞隧道概況

甕福磷礦穿巖洞隧道是一座雙向單洞隧道，隧道入口處于螞蟻墳地段， 坐標為X：87668.514 m，Y：39795.449 m，Z：1364.24 m；出口處為原廠地段，坐標為X：88394.867 m，Y：39232.036 m，Z：1327.48 m。 隧道全長近919.8 m，縱坡4.0%，隧道路面橫坡定為2%。該隧道區(qū)域?qū)僦猩降貐^(qū)，山間溝谷地貌，總體地勢東高西低。 隧道所經(jīng)地段主要為中山山脊地帶，海拔高程在1100～1500 m 間，相對高差近400 m。隧道出、入口段均為山脊斜坡地段，地表自然坡度在25～30 ℃左右，同時隧道圍巖工程地質(zhì)條件較差。

該隧道按雙向二車道二級公路單洞隧道設計，隧道建筑限界按40 km/h 行車速度確定， 隧道內(nèi)輪廓采用三心圓形式，單洞建筑限界凈寬9.5 m、凈高5.0 m，行車道（含路緣帶）寬8.0 m，檢修道寬0.75 m。 單洞凈空面積正常路拱段為56.16 m2, 帶仰拱地段為69.56 m2。 同時，在左右兩側(cè)檢修道及余寬下設置一個尺寸為50 cm×50 cm 的電纜溝， 路面兩側(cè)各設置直徑為20 cm 的圓形開口型排水邊溝。

關于隧道通風方面，考慮到解決隧道內(nèi)行車尾氣排出的通風問題，甕福穿巖洞隧道在原有的通風設計中，安裝了兩道射流風機進行縱向通風，即在距離隧道進、 出口近100 m 處分別在隧道頂部安裝了2 臺射流風機并聯(lián)通風，其中1 臺運行，1 臺備用。

1.2 甕福磷礦穿巖洞隧道存在的通風問題

考慮到隧道封閉性、狹長性、四面不可及性等特點， 通過分析甕福磷礦穿巖隧道的通風和運營狀況，得到主要的通風問題如下：

1）甕福磷礦穿巖洞隧道是一座雙向單洞隧道，其內(nèi)部的風流大小和方向會隨車流方向、車速、交通量的變化而變化，并且隧道內(nèi)空氣流動的大小和方向還受隧道內(nèi)、外氣候條件的影響很大，這導致了隧道內(nèi)的自然風向表現(xiàn)出極大的不確定性，自然風不能有效排出行車產(chǎn)生的污濁空氣。

2） 穿巖洞隧道內(nèi)原安裝的兩道射流風機相距較遠，如圖1 所示，射流風機接力效果減弱，加上自然風壓在不同自然條件下對其產(chǎn)生的積極或者消極的影響，使得射流風機引射風流的作用大大削弱。 當射流風機運行時，隧道進、出口附近的通風效果較好，但在中部易出現(xiàn)污風停滯， 污濁空氣難以及時排出隧道，導致汽車運行的可見度降低，增加行車危險度；當射流風機停止運行時，隧道內(nèi)行車產(chǎn)生的污濁空氣主要靠自然通風排出，由于自然風壓的不穩(wěn)定，因而隧道內(nèi)的污濁空氣紊亂，且難以及時排出。

圖1 原射流風機現(xiàn)有安裝示意Fig. 1 Existing installation diagram of original jet fan

3）在兩處各安裝2 臺射流風機， 其中1 臺運行，1 臺備用，不僅射流風機數(shù)量偏少，而且排風的接替能力偏弱。

4）由于隧道全長約920 m，隧道內(nèi)雙向行車速度慢，交通風相互影響，易導致風流紊亂，汽車排放尾氣難以排出，尤其是在通車量較大的情況下，隧道內(nèi)空氣質(zhì)量差，且行車能見度較低，如圖2 所示，不僅影響了行車安全和行車效率，而且嚴重危害到汽車司機和行人的身體健康。

2 實際隧道的需風量計算

2.1 公路隧道通風衛(wèi)生標準

根據(jù)JTGTD70.02.2014《公路隧道通風照明設計規(guī)范》相關部分的說明，計算CO、煙霧和異味進行稀釋所需的3 種需風量中的最大值為隧道通風的最終需風量標準。 并且隧道通風標準要求如下：

圖2 隧道通風現(xiàn)狀Fig. 2 Tunnel ventilation status map

1） 雙向交通的隧道設計風速不應大于8 m/s；單向隧道設計風機不應大于10 m/s， 特殊情況可取12 m/s；人車混合隧道風速小于7 m/s。

2）人車混合隧道長度小于1000 m，同時CO 設計濃度為150×10-6。

3）采用鈉燈光源時，行車速度在40 km/h 時，煙霧設計濃度：0.009 m-1，濃度大于0.012 m-1時，采取交通管制。

4）在隧道進行縱向通風換氣時，隧道內(nèi)換氣風速不應低于2.5 m/s。

2.2 甕福磷礦穿巖洞隧道需風量計算

依據(jù)設計資料可知，穿巖洞隧道的設計行車速度為40 km/h， 則隧道全長稀釋CO 的需風量可根據(jù)式（1）和式（2）進行計算，而煙霧和異味進行稀釋所需的需風量可根據(jù)式（3）、式（4）和式（5）進行計算：

式（1）中：Qco為隧道全長CO 排放量，m3/s；qco為CO基準排放量，m3/（輛·km）；fa為考慮CO 的車況系數(shù)；fd為車密度系數(shù)；fh為考慮CO 的海拔高度系數(shù)；fm為考慮CO 的車型系數(shù)；fiv為考慮CO 的縱坡-車速系數(shù)；n為車型類別數(shù)；L 為隧道長度，m；Nm為相應車型的設計交通量，輛/h。

式（2）中：Qreq（CO）為隧道全長稀釋CO 需風量，m3/s；δ為CO 設計濃度，10-6；P0為標準大氣壓，kN/m2；P 為隧道設計氣壓，kN/m2；T0為標準氣溫，K；T 為隧道夏季的設計溫度，K。

式（3）中：QVI為隧道全長煙霧排放量，m3/s；qVI為煙霧基準排放量，m2/（輛·km）；fa（VI）為考慮CO 的車況系數(shù)；fh（VI）為考慮CO 的海拔高度系數(shù)；fm（VI）為考慮CO 的車型系數(shù)；fiv（VI）為考慮CO 的縱坡-車速系數(shù)；n 為車型類別數(shù)。

式（4）中：Qerq（VI）為隧道全長稀釋煙霧的需風量，m3/s；K 為煙霧設計濃度，m-1。

式（5）中：Qreq（火）為隧道全長稀釋異味的需風量，m3/s；vr為隧道中的平均風速，m/s；Ar為隧道凈空斷面積，m2。

根據(jù)上述隧道通風衛(wèi)生標準和隧道換氣最低風速要求，得到甕福磷礦穿巖洞隧道的較優(yōu)平均風速的范圍為（2.5~8 m/s）,代入式子（5）中得到全長異味所需要的需風量范圍為140.4~449.28 m3/s，對比CO、煙霧和異味3 種需風量， 得到當隧道需風量在140.4 ~449.28 m3/s 范圍內(nèi)時， 甕福磷礦穿巖洞隧道的通風要求達到隧道通風衛(wèi)生標準。

2.3 甕福磷礦穿巖洞隧道初始風速確定

為了確定在非風機狀態(tài)下隧道中的風速， 運用ZRQF-D 系列智能式風速儀[17]，采用側(cè)身測量法來對隧道內(nèi)的風速進行測定，測點主要布置在隧道兩側(cè)的進風口100 m 處、出風口100 m 處及隧道中部，共計6 個測點，測點布置示意如圖3 所示，測點1、測點2、測點3 的行車方向是測點1→測點3，測點4、測點5、測點6 行車方向是測點4→測點6。 測量結(jié)果見表1。

對表1 中甕福磷礦穿巖洞隧道現(xiàn)場調(diào)查的各項數(shù)據(jù)進行歸類和計算，得到在無風機的狀態(tài)下，隧道內(nèi)自然風向多為東北風， 風速多在0.3~0.6 m/s 之間變化， 考慮到更好地進行2 種風機組合的模擬對比，將隧道在無風機狀態(tài)下風速確定為0.5 m/s。

圖3 測點布置示意Fig. 3 Schematic diagram of measuring point arrangement

表1 各測點風速、風量測定統(tǒng)計表Table 1 Statistics table of wind speed and wind volume at each measurement point

通過上述甕福磷礦穿巖洞隧道通風問題的分析，了解到原有隧道通風系統(tǒng)在隧道中的產(chǎn)風量嚴重不足， 達不到隧道通風設計衛(wèi)生標準， 為了更好地改善隧道現(xiàn)有的通風狀況，同時探究空氣幕替代射流風機加強隧道通風的可行性，根據(jù)計算得到的甕福磷礦穿巖洞隧道通風衛(wèi)生標準需風量的范圍（140.4~449.28 m3/s）和平均速度的范圍（2.5~8 m/s），提出了2 種新的風機組合優(yōu)化方式。一種是在原有的射流風機中添加風機臺數(shù)，即風機組合達到3 組兩兩并聯(lián)總數(shù)達到6 臺，另一種是以空氣幕的引射功能為主的3 組兩兩并聯(lián)空氣幕的組合方式。

3 計算模型建立及邊界條件設定

3.1 模型建立及網(wǎng)格劃分

根據(jù)甕福磷礦穿巖洞隧道實際長度， 確定模型隧道總長度為920 m，高度為H6=5 m，寬度為W6=9.5 m，隧道斷面的面積為69.56 m2。 空氣幕模型硐室高H3=H4=2 m， 長度為8 m， 寬2 m， 空氣幕風機直徑D=2R3=1.3 m，空氣幕長為2 m，空氣幕出風口與隧道成40°。射流風機模型D6=D7=1.1 m，風機長度L=2 m，風機間的橫向間距L10=3.6 m。 應用GEOMETRY 建立的引射風流空氣幕和射流風機幾何模型如圖4 所示。

運用ICEM 對模型進行網(wǎng)格劃分[18]，為了確保精準，在網(wǎng)格劃分期間風機附近網(wǎng)格進行加密，隧道出入口網(wǎng)格設置較為疏松，2 種風機模型都采用結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，且質(zhì)量都達到模擬要求，空氣幕模型網(wǎng)格總數(shù)量為892264，射流風機模型網(wǎng)格總數(shù)量為689654。如圖5 所示。

圖4 射流風機和空氣幕在隧道中的幾何模型Fig. 4 Geometric model of jet fan and air curtain in tunnel

3.2 邊界條件設定

對隧道模型進行FLUENT 模擬計算時， 主要是以RNG k-ε 的湍流模型為主， 離散項都采用二階迎風格式，壓力速度耦合選用標準SIMPLE。

具體邊界條件設置如下：隧道進出口選用壓力邊界條件，根據(jù)實際通風效果評測結(jié)果表1，得到隧道在無風機狀態(tài)下的風速大概為0.5 m/s （空氣幕模型也一樣）。因此，通過換算得到隧道入口邊界條件設置壓力為9.5 Pa，出口與外界大氣相通設置為0 Pa。 其次， 風機內(nèi)部壓力面， 設置為邊界條件FAN。 風機WALL 采用默認壁面光滑， 隧道壁面粗糙度設置為0.0025[19]。

射流風機壓力面參數(shù)設置，射流風機是一種通過推力和流量來判斷通風性能的特殊軸流風機，為了更好地進行對比，需要進行全壓換算，根據(jù)軸流風機的全壓計算公式及：

圖5 射流風機和空氣幕在隧道中的計算模型網(wǎng)格Fig. 5 Grid diagram of calculation model of jet fan and air curtain in tunnel

式（6）中：P 為全壓，Pa；Pd為動壓，Pa；Pst為靜壓，Pa。

獲得射流風機30 kW 的動壓Pd=0.5dv2=603 Pa，d=1.2 表示空氣的密度，kg/m3。關于靜壓Pst，射流風機的靜壓主要是用來克服進口處的阻力和消聲器的阻力[20]，而射流風機靜壓計算可以通過消聲器產(chǎn)品的規(guī)格和輪轂比來確定，但射流風機的靜壓很小，很多時候靜壓和大氣接觸后就消失，相比較于以動壓為主的射流風機，靜壓很多時候影響意義不大。因此，為了模擬計算過程的方便，簡化風機設計模型的復雜性，文中以風機靜壓無限小為前提條件， 設計射流風機模型前后無管道， 風機壁面光滑， 使得此時射流風機P=Pd， 射流風機達到最大的推力并且性能達到較優(yōu)狀態(tài)。

所以在模擬中可以理解為

式（7）中： P 為全壓，Pa；d=1.2 為空氣的密度，kg/m3；A為射流風機的出口面積，m2。

空氣幕壓力面參數(shù)設置， 空氣幕中的風機為傳統(tǒng)的軸流風機，由于模擬需要，根據(jù)全壓特性曲線，對4 種功率的風機進行擬合，得到全壓和風速方程式如表2 所列， 而各功率壓力面所對應的壓力參數(shù)就是全壓風速擬合方程[21]。

表2 各功率的風壓擬合方程Table 2 Wind pressure fitting equation for each power

4 數(shù)值模擬計算結(jié)果與分析

4.1 總功率相同下射流風機組合和空氣幕組合模擬研究

2 種風機組合的單臺風機功率選用30 kW，總功率維持在K空=K射=180 kW 相同情況下進行對比，如圖6 表示單個風機功率為30 kW 的2 種風機組合在各自軸線高度上的隧道中線處沿隧道長度方向的速度變化曲線。 圖7 表示2 種風機組在隧道中產(chǎn)生的平均風量。

圖6 風機組在軸線高度上的速度變化曲線Fig. 6 The speed change curve of the wind turbine at the height of the axis

圖7 同功率風機組合隧道中的平均風量Fig. 7 Average air volume of fan combinations of the same power in the tunnel

由圖6 可知，2 種風機組合在距離入口50 m 處，因受風機組合的影響， 速度開始不斷增加， 當?shù)竭_150 m 時速度達到平穩(wěn)且最大， 在入口200 m 處，由于距風機口的距離變遠， 風速受風機影響開始減弱，風速也隨著距離的增加開始減小，一直減小到距入口300 m 的位置，此時風速保持在平均風速水平線上振動，并且保持一定距離的平穩(wěn)，直到距入口350 m 風速開始進入新一輪的相同的變化，類似的變化一直持續(xù)到末端風機組合的影響結(jié)束。 此外，通過2 種風機組合的對比，還發(fā)現(xiàn)空氣幕風機組合的最高風速和最低風速差約為0.6 m/s， 而射流風機組最大風速和最小風速差約為0.7 m/s。 這說明2 種風機組合速度變化狀況大致相同，都是先增加后減小，從最大與最小風速差狀況下看，空氣幕組合風速變化較為平穩(wěn)，且速度曲線整體都要高于6.18 m/s，而射流風機組合風速較為遜色，整體速度曲線高于5.95 m/s。其次，從圖7 可看出，無風機狀態(tài)下隧道平均風量為19.71 m3/s，空氣幕組合產(chǎn)生的隧道平均風量為244.63 m3/s， 射流風機組合產(chǎn)生的平均風量為234.94 m3/s。 綜上圖6、圖7 得到，2 種風機組合對隧道空氣質(zhì)量都有著顯著的提高，并且在同功率狀態(tài)下，空氣幕組合產(chǎn)生的風量要高于射流風機組合，因此如果把射流風機組合的模擬結(jié)果當成是一個標準，空氣幕組合可以在相對于較低的總功率下完成這個通風要求，從而達到節(jié)能減排的目的。

4.2 不同總功率下的風機組合模擬研究

為了驗證上述的假設，選用7 種最為接近180 kW射流風機組合通風效果，且低于180 kW 總功率的空氣幕組合與180 kW 射流風機組合進行對比，如表3所列，K1，K2，…，K6表示風機型號，圖8 表示空氣幕各風機功率編號平面圖。

表3 7 種風機組合的功率分配Table 3 Power distribution of 7 fan combinations

圖9 表示8 種不同功率風機組在各自軸線高度上的隧道中線處沿隧道長度方向的速度變化曲線，圖10 表示各個功率在隧道中產(chǎn)生的平均風量。

圖8 空氣幕各風機功率編號平面示意Fig. 8 Air curtain power number plan of each fan

圖9 不同功率風機組在軸線高度上的速度變化曲線Fig. 9 Speed variation curve of different power fan combinations on axis height

圖10 各個功率在隧道中產(chǎn)生的平均風量Fig. 10 Average air volume generated by each power in the tunnel

由圖9 可知， 其速度變化過程和圖6 所述一樣，觀察圖9 得到速度曲線中最為接近180 kW 射流風機組合的是P3和P6空氣幕風機功率組合，且P3相對于P6隧道風速比較穩(wěn)定， 變化的頻率也與射流風機組合重合度較高。 而P5和P7的速度曲線由于達不到射流風機組合的要求，因此不滿足。 至于其他功率組合，雖然速度曲線都要大于射流風機組合，但考慮最佳的節(jié)能原則， 其他幾種功率組合都要遜色于P3和P6。 除此之外， 還發(fā)現(xiàn)2 種較為特殊功率組合P3和P5， 即P5的風機組合總功率明顯要高于P3的風機組合，但P3速度曲線明顯要高于P5，這說明合理的功率分配能夠在減小總功率的條件下，有效地提高通風效率。 從圖10 可以看出，P3功率組合產(chǎn)生風量為234.93 m3/s 能夠節(jié)約34.5 kW 功率，P6功率組合產(chǎn)生風量為236.55 m3/s 能夠節(jié)約26.5 kW 功率， 雖然2 種功率組合產(chǎn)生風量近似相等， 但P3總功率明顯要小于P6，因此P3功率組合的節(jié)能減排優(yōu)于P6功率組合。 綜上所述，除了P7和P5兩種風機功率組合，其他風機組合速度曲線都能夠高于或者近似等于總功率P=180 kW 射流風機組合的風量和風速要求，而在這些風機組合中P3=145.5 kW 功率組合是滿足要求前提下，總功率最低的風機組合。

4.3 總功率相同下不同風機組合的模擬研究

為了進一步進行功率組合的優(yōu)化，選用上述所提到的P5和P3功率組合進行研究。 由上可知，合理的功率分配能夠在減小總功率的條件下，有效地提高通風效率，因此2 種功率組合在確定自身總功率不變的情況下， 分別選3 種不同的功率分配方式進行對比，如表4 和表5 所示。

表4 P3 功率下3 種不同風機功率風機組合的分配Table 4 Allocation of three different fan power fan combinations at P3 power

表5 P5 功率下3 種不同風機功率風機組合的分配Table 5 Allocation of three different fan power fan combinations at P5 power

觀察表4 和表5 得到，P3條件下的第3 種風機組合，由于單個風機功率局限，分配總功率無法達到145.5 kW，所以做了一些相應的調(diào)整，改變了單風機功率， 使得總功率達到146 kW， 且滿足誤差允許范圍， 讓第3 種風機組合總功率近似和其他兩種一樣。而P5條件下的第3 種風機組合通過直接選擇關閉K6風機，來達到滿足總功率150 kW 的目的。

圖11 P5 和P3 不同功率組合隧道中的風量變化Fig. 11 Changes in air volume in tunnels with different power fan combinations of P5 and P3

圖11（a）和圖11（b）表示的是總功率P3=145.5 kW和總功率P5=150 kW 3 種風機功率組合在隧道中產(chǎn)生的風量。 由圖11 可知， 在P3和P5的總功率條件下，第1 種風機組合是通過讓同功率風機并聯(lián)的形式組合而成，隧道風量產(chǎn)生分別為P31=234.96 m3/s，P51=232.75 m3/s。 而第2 組風機組合主要是單臺同功率風機串聯(lián)的組合形式， 其中產(chǎn)生的隧道風量為P52=231.61 m3/s，P53=234.25 m3/s。 第3 組風機組合是通過降低風機組合中固定的1 臺或者是2 臺風機功率來滿足P3和P5總功率要求的風機組合形式，產(chǎn)生的隧道風量為P53=223.56 m3/s，P33=232.45 m3/s。 這說明總功率相同，同功率風機兩兩并聯(lián)的風機組合產(chǎn)生的風量較多，采用這樣的方法，能夠一定程度的節(jié)約總功率消耗。 圖11（c）為P5和P33 種組合隧道中產(chǎn)生風量進行對比，由圖11 可知，風量曲線為兩條遞減的線段。 這表明P5和P3在進行的3 種同功率下不同風機功率組合分配時， 第一種的風機組合形式較為優(yōu)秀，接著是第2 組，最后是第3 組。與此同時，還觀察到曲線前半部分第1 組到第2 組的線段斜率較為的平滑，這表示2 組風量差距不大，P3的第1、 第2 組風機組合，風量差為0.71 m3/s，P5的第1、第2 組的風量差為1.14 m3/s。 而兩線段后半部分第2 組到第3 組風機組合的曲線的斜率觀察相對較大，并且P3第2 組到第3 組線段的斜率比P5的更低。 這說明通過單一風機功率減小雖然可以達到總功率降低的目的， 但嚴重的影響風機組合的通風效率。綜上分析可知，同功率風機并聯(lián)的組合形式， 即P3和P5的第1 種風機組合為該功率條件下較優(yōu)的組合分配方式， 此外總功率在進行分配時，讓較多的風機參與功率的分配，這樣不僅能夠有效的降低功耗， 而且還能極大地提高通風效率。

5 結(jié) 論

1）射流風機組合和空氣幕風機組合在同個位置以6 臺30 kW 風機兩兩并聯(lián)進行模擬， 且2 種組合都能夠達到甕福磷礦穿巖洞隧道所需的通風衛(wèi)生標準:需風量的范圍（140.4~449.28 m3/s）和平均風速范圍（2.5~8 m/s）。 同時還發(fā)現(xiàn)空氣幕組合通風效果要優(yōu)于射流風機的組合， 空氣幕組合隧道中風量為244.63 m3/s， 射流風機組合隧道中的234.96 m3/s，兩者相差了9.67 m3/s。

2）空氣幕組合可以在總功率較低情況下替代射流風機組，通過列舉7 種最為接近180 kW 射流風機組合通風效果， 且低于180 kW 總功率的空氣幕組合，對比在隧道中運行時產(chǎn)生的風量和風速，得到表3 中的P3=145.5 kW 組合較優(yōu)，P3組合在近似滿足總功率180 kW 的射流風機組風量要求的情況下，功率節(jié)約可達到34.5 kW。

3）對較優(yōu)空氣幕組合P3進行組合中風機分配優(yōu)化，得到在總功率相同的空氣幕組合分配條件下，同功率的風機兩兩并聯(lián)的設置形式通風效果較優(yōu)。 另外，在功率分配時，應該盡量讓較多的風機參與分配，這樣可以有效地降低總功率，并且提高風機通風的效率。