地下洞室群施工通風網絡實時仿真計算與可視化研究.pdf

1、地下洞室群施工通風網絡地下洞室群施工通風網絡實時仿真計算與可視化研究實時仿真計算與可視化研究StudyonRealtimeSimulationVisualizationfVentilationofUndergroundCavernsGroup學科專業(yè)：水工結構工程研究生：魏辰指導教師：張社榮教授天津大學建筑工程學院二零一二年十一月中文摘要地下洞室群施工通風是水利水電施工中是不容忽視的技術難題。水電站地下廠房洞室群通風系統(tǒng)是一個復雜的動態(tài)

2、系統(tǒng)，洞室群中各通路的風流方向的判斷、風量的分配、通風參數的界定、風機的配置等問題均屬于整個通風系統(tǒng)研究的重點。本文在地下洞室群施工期通風設計過程中引入通風網絡理論，在此基礎上開發(fā)通風網絡仿真系統(tǒng)，用以實時的掌握地下洞室群施工通風狀況，并通過可視化技術將仿真數據以圖形、圖像及動畫進行直觀表達，使施工人員方便地在設計階段觀察地下洞室群施工通風的現象和規(guī)律。本文的研究成果主要有以下四個方面：1、基于通風網絡風流規(guī)律和圖論理論知識為依據，建立

3、了節(jié)點流量平衡模型、回路風壓平衡模型、通風阻力計算模型、風機特性曲線模型以及自然風壓計算模型等適應水電站地下洞室群施工通風特點的通風網絡數學模型。2、研究了地下洞室群施工期通風實時仿真的主要流程及其實現方法，為施工通風的實時仿真解算奠定基礎。選擇適合大規(guī)模地下洞室群通風網絡實時仿真，且具有收斂速度快、結果可靠等優(yōu)點的斯考特恒斯雷迭代解算方法，詳細探討了斯考特恒斯雷迭代法的算法過程；通過分析施工通風網絡仿真計算的實際需求，提出了實時仿真數

4、據的管理方法；結合實時仿真技術提出了供工程參考的調節(jié)措施。3、研究了實現地下洞室群三維可視化和通風風流動態(tài)可視化的關鍵技術，建立了通風網絡可視化系統(tǒng)的框架，并運用三維模型的動態(tài)變換和粒子系統(tǒng)，基于C#平臺和OpenGL，實現了以網絡解算算法為核心的通風網絡實時仿真系統(tǒng)。并對仿真系統(tǒng)計算結果的可靠性進行了數學方法的對比驗證。4、基于開發(fā)的通風網絡仿真可視化系統(tǒng)對某工程地下洞室群施工期通風方案進行仿真計算和分析，提出了機械通風方案和自然通風