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2025 article

Flow loss characteristics in parallel confluence sections of tunnels

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Rattachement africain : cn, hk. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

The construction of bifurcated tunnels is essential to advancing urban infrastructure systems, as they conserve land, reduce carbon emissions, and optimize traffic. However, the bifurcation structure of the parallel confluence section of such tunnels poses significant challenges in the design and operation of the tunnel ventilation system, in terms of both the internal and external environment. In this work, the flow and loss characteristics of parallel confluence sections are studied with numerical simulations and model experiments. The influences of the confluence ratio q and the confluence angle θ on the flow characteristics and loss mechanisms of the parallel confluence section are revealed theoretically. The results indicate that when q is small, the high-velocity airflow from the mainline entrains the low-speed airflow from the ramp, leading to flow separation at the upper connection between the parallel section and the gradual transition section; when q is large, the high-velocity airflow from the ramp entrains the low-speed airflow from the mainline, resulting in flow separation on the side of the confluence section adjacent to the mainline. Additionally, the mismatch between the airflow ratio Q and cross-sectional area ratio φ of the mainline tunnel and the ramp prior to confluence enhances the jet entrainment effect, increases the curvature of the streamline, expands the range of the flow separation area, and generates higher confluence loss coefficients ∣ K 13 ∣ and ∣ K 23 ∣ of the mainline and the ramp. For small q , K 13 and K 23 remain relatively constant with respect to θ , whereas for large q , both ∣ K 13 ∣ and ∣ K 23 ∣ decrease as θ increases. Finally, a semi-empirical formula is proposed to predict the loss coefficients for parallel bifurcated tunnels with confluence angles ranging from 5° to 15°. This study provides insights into the aerodynamic behaviour and loss mechanisms in bifurcated tunnels, offering guidelines for enhancing the efficiency of tunnel ventilation systems in tunnel-like underground infrastructure.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
Flow loss characteristics in parallel confluence sections of tunnels 平行式汇流分岔隧道流动损失特性研究
Date Crossref
18/06/2025
Éditeur
Zhejiang University Press
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Les institutions déclarées

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