Abstract The hybrid ventilation system combining forced longitudinal flow and shaft natural ventilation has the advantages of both ventilation strategies; for example, it can discharge buoyant smoke through the nearest downstream shaft and can actively constrain backlayering flow. A series of brine-water experiments were conducted to investigate the effects of the longitudinal velocity and shaft dimensions on the performance of the hybrid ventilation system in urban traffic tunnels. A light attenuation technique was used to obtain the width-averaged density distribution in the entire tunnel. Subsequently, ventilation efficiency and the backlayering length were easily determined. The results indicated that the extraction efficiency of the buoyant fluid decreases with increasing longitudinal velocity, particularly when the ventilation shaft is short and the longitudinal velocity is large. Moreover, the existence of a stable backlayering flow is useful for improving the extraction efficiency. For ordinary urban traffic tunnels that allow only passenger cars to pass through, the optimal height and width of the ventilation shaft were determined to be 9 and 7 m, respectively. From the results of the backlayering length and extraction efficiency, we observed that the acceptable longitudinal velocity corresponding to the optimal shaft dimensions approximately varies from 1.8 to 2.3 m/s. The study can provide useful information for the design of such hybrid ventilation systems in urban traffic tunnels.

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隧道强制纵流与竖井自然通风混合通风系统性能试验研究

摘要 强制纵向流与竖井自然通风相结合的混合通风系统兼有两种通风策略的优点；例如，它可以通过最近的下游竖井排放有浮力的烟雾，并可以主动约束后层流动。进行了一系列盐水-水实验以研究纵向速度和竖井尺寸对城市交通隧道混合通风系统性能的影响。使用光衰减技术获得整个隧道的宽度平均密度分布。随后，很容易确定通风效率和背层长度。结果表明，随着纵向速度的增加，浮力流体的提取效率降低，特别是当通风井较短且纵向速度较大时。此外，稳定的背层流的存在有助于提高提取效率。对于仅允许客车通过的普通城市交通隧道，通风井的最佳高度和宽度分别确定为9和7 m。根据背层长度和提取效率的结果，我们观察到与最佳轴尺寸相对应的可接受纵向速度大约在 1.8 到 2.3 m/s 之间变化。该研究可为城市交通隧道中此类混合通风系统的设计提供有用的信息。对于仅允许客车通过的普通城市交通隧道，通风井的最佳高度和宽度分别确定为9和7 m。根据背层长度和提取效率的结果，我们观察到与最佳轴尺寸相对应的可接受纵向速度大约在 1.8 到 2.3 m/s 之间变化。该研究可为城市交通隧道中此类混合通风系统的设计提供有用的信息。对于仅允许客车通过的普通城市交通隧道，通风井的最佳高度和宽度分别确定为9和7 m。根据背层长度和提取效率的结果，我们观察到与最佳轴尺寸相对应的可接受纵向速度大约在 1.8 到 2.3 m/s 之间变化。该研究可为城市交通隧道中此类混合通风系统的设计提供有用的信息。我们观察到与最佳轴尺寸相对应的可接受纵向速度大约在 1.8 到 2.3 m/s 之间变化。该研究可为城市交通隧道中此类混合通风系统的设计提供有用的信息。我们观察到与最佳轴尺寸相对应的可接受纵向速度大约在 1.8 到 2.3 m/s 之间变化。该研究可为城市交通隧道中此类混合通风系统的设计提供有用的信息。