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摘要：隧道通风系统对保障对公路隧道内有一个安全、健康、舒适的行车环境而言是必不可少的。由于特长公路隧道结构的特殊性，如果内部的通风设施没有得到合理的设计，隧道内一旦发生火灾，将会导致大量的人员伤亡与巨大的经济损失。3782
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本文采用数值模拟的方法对火灾时某特长公路隧道通风排烟进行研究。假定在该特长公路隧道的下行线管段正常运营时发生一起火灾事故，起火源是位于全长8.9km的隧道中部的长度为7.5km处的50MW火灾。特长公路隧道在正常运营期间利用的是车流进入隧道时产生的活塞风；当隧道处于阻塞或火灾工况时，启动隧道内的射流风机进行补风，同时开启排烟口将隧道内的污染气体及时的排出。根据初步的数值模拟可知火灾时开启三个排烟口且排烟口间距为60m方案定为最合理的方案。在此基础上应用Fluent的UDF二次开发对某隧道安全通风进行设计。
Fluent是一个用于模拟和分析复杂几何区域内的流体流动与传热现象的专用软件。Fluent提供了灵活的网格特性，可以支持多种网格。用户可以自由选择使用结构化或者非结构化网格来划分复杂的几何区域，例如针对二文问题支持三角形网格或四边形网格；针对三文问题支持四面体、优尔面体、凌锥、多面体网格；同时也支持混合网格。用户也可以利用Fluent提供的网格自适应特性在求解过程中根据所获得的计算机结果来优化网格。
虽然Fluent功能强大，但是无法直接对烟气流动的固定选项进行设置。本文通过Fluent中的UDF可以自定义进口速度，温度的变化曲线，从而能实现烟气的流动模拟，UDF是Fluent软件提供给用户的一个接口，使用UDF对Fluent进行二次开发能完成一些Fluent标准模块中无法解决的问题。
用户自定义函数UDF是用户自编的程序，它可以动态的连接到Fluent求解器上来提高求解器性能。用户自定义函数用C语言编写。使用DEFINE宏来定义。UDF中可使用标准C语言的库，也可使用Fluent Inc.提供的预定义宏，通过这些预定义宏，可以获得Fluent求解器得到的数据。
UDF使用时可以被当做解释函数或编译函数。解释UDF用起来简单，但是有源代码和速度方面的限制不足。编译UDF执行起来较快，也没有源代码限制，但设置和使用较为麻烦。根据本次设计的需要，选择编译UDF的方式进行研究。
一般来说，任何一种软件都不可能满足每一个人的要求，fluent也一样，其标准界面及功能并不能满足每个用户的需要。UDF正是为解决这种问题而来，使用它我们可以编写FLUENT代码来满足不同用户的特殊需要。
1. 定制边界条件，定义材料属性，定义表面和体积反应率，定义Fluent输运方程中的源项，用户自定义标量输运方程（UDS）中的源项扩散率函数等等；
2. 在每次迭代的基础上调节计算值；
3. 方案的初始化；
4. （需要时）UDF的异步执行；
5. 后处理功能的改善；
6. Fluent模型的改进（例如离散项模型，多项混合物模型，离散发射辐射模型）。
本文通过数值模拟的方法研究了特长公路隧道中部一旦发生50MW的火灾时，在确定了开启三个排烟口且排烟口间距为60m的方案为基本最优方案的基础上，通过Fluent中的UDF端口自定义截面上的变量分布、材料的属性，从而能实现烟气的流动模拟。应用Fluent的UDF接口在原有方案上进行二次开发，得到更优化的模型。
UDF是Fluent软件提供的一个用户接口，用户可以通过它与Fluent模块的内部数据进行交流，从而可以解决一些标准的Fluent模块不能解决的问题。概括起来，UDF可以解决一下几方面的问题：处理边界条件；修改源项；定义材料属性；变量初始化；表面和体积反应速率；处理与多项流相关的问题；动网格运动的定义；通过UDS引入额外的方程。