铁峰山隧道事故后！教你零基础做CFD隧道通风污染物扩散仿真

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作者优秀: 优秀教师/意见领袖/博士学历/特邀专家/独家讲师
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2026 年 3 月 30 日，重庆万开达高速铁峰山隧道发生疑似瓦斯爆炸事故，造成 4 人死亡、9 人受伤，交通运输部已挂牌督办，全国隧道施工安全管控全面升级。近年来，特长隧道、高瓦斯隧道、复杂地质隧道工程密集开工， CO、瓦斯、粉尘、爆破烟气等污染物积聚风险突出，一旦通风设计不合理、扩散规律把控不准，极易引发中毒、窒息、爆炸等重特大事故。

依靠经验、现场试验的方式配置通风系统，具有试错成本高、耗时长的缺点，难以快速应对施工节奏下通风系统调整需求，而基于CFD 数值仿真可有效避免上述问题，逐渐成为隧道通风设计、污染物扩散分析、安全风险评估的标配技术手段。但对于该方向的初学者、工程从业人员，难以在短时间同时掌握建模、网格划分、计算运行、后处理多类软件，且独自在网上难以查找相关系统性资料，导致学习成本高，掌握程度低、数据处理难度大等问题，做不出可用的仿真成果。

本文结合一线工程实操，完整拆解隧道建模—网格划分—污染物扩散仿真 — 批量后处理全流程，把可直接复用的操作步骤、参数设置、避坑要点一次性讲透，帮你快速掌握隧道通风 CFD 实战技能。

01
模型案例实操过程介绍

1.1 隧道模型构建

根据实际工程概况，利用Spaceclaim软件创建隧道断面，并采用拉伸、旋转、分割等命令创建隧道、风管实体模型，并划分污染物释放区域。

图1.1-1 隧道模型建立

采用干涉、共享拓扑操作对模型中实体重合区域、交界面进行修饰，对各区域边界条件进行命名，便于后期数值模拟设置。

图1.1-2 隧道模型修饰

1.2 隧道模型网格划分

将已绘制完成的模型导入到Fluent Meshing软件中进行网格划分，根据实际情况添加局部尺寸（主要包括面网格、体网格）、添加边界层，例如在流动变化复杂、污染物扩散的区域可进行加密提高计算精度，调节体网格形式、参数。

图1.2-1 网格划分

绘制完成网格后，可通过检查网格质量判断是否可进行下一步数值模拟操作。

1.3 隧道污染物扩散模拟

首先，导入模型网格文件至Fluent，根据模型的三维方向添加重力加速度，调整为瞬态，并打开本案例所涉及的能量方程、湍流方程、组分运输方程。

图1.3-1 Fluent初始设置

打开流体材料数据库添加所需的混合组分材料，可根据工程实际情况添加，例如瓦斯、CO等，本课程案例采用CO进行模拟，添加完CO材料后，对流体区域中流体成分进行修改，删除部分不需要的材料。

图1.3-2 污染物材料添加

设置各区域的边界条件，壁面粗糙高度、速度出口、压力出口等。

图1.3-3 边界条件设置

选择合适的求解方法，以及模型所需要的求解残差精度，进行运算初始化，设置污染物释放区域浓度。明晰时间步、时间步长、迭代步三者之间的关系，设置瞬态文件自动保存（包含自定义选择所需的变量），上述设置完成后可进行计算。

图1.3-4 计算设置

1.4 隧道污染物扩散后处理

采用CFD-Post软件对瞬态文件进行后处理，批量导入自动保存的瞬态文件。

图1.4-1 瞬态文件批量导入

利用location操作创建模型内任意位置处的点、线、面，其中创建面的操作多样，可分为垂直截面、用户自定义截面、自定义剪切面等，并提取对应的点、线、面上不同变量数据。

图1.4-2 创建点、线、面提取数据

可利用代码对模型批量创建截面，节约时间；同时，通过展示多截面云图，统一标尺刻度值，可明显对比各截面风速分布、CO分布等情况。基于CFD-Post表格编辑公式达到批量提取截面变量数据的效果。

图1.4-3 自定义创建批量截面

图1.4-4 不同截面处风速分布对比

图1.4-5 快速批量提取各截面风速、CO浓度数据

创建自定义变量公式实现对不同截面上不同变量随时间变化曲线，并导出至excel文件，便于后期数据整理。

图1.4-6 截面变量随时间变化曲线

02
隧道建模仿真经验总结

隧道建模需注意不同模型间重合区域修饰，两个模型接触区域其实是两个面，需对模型进行相关修饰。
边界注意命名格式，将会影响后续边界条件自动识别。
网格划分细化网格应注意不同体之间的尺寸大小。
模拟需注意时间步、时间步长、迭代步三者之间的关系，以及自动保存时间的确定。
CFD-Post基本能满足提取我们想要的所有变量数据，可以将这些数据导出至excel，后期再利用origin软件进行绘制图表，以提升美观度。

03
零基础入门隧道通风污染物扩散仿真

看完本文实操流程，你会发现：隧道通风污染物扩散仿真并不难，难的是没人带你走通全流程、没人给你工程化模板、没人帮你避开 90% 的坑。

很多同学自学半年，依然卡在：

隧道建模不规范、交界面处理报错
网格质量差、计算不收敛、结果不可信
边界条件凭感觉设，不符合工程实际
后处理只会做简单云图，不会批量出数据、出报告

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✅ 适合：隧道工程师、土木 / 岩土学生、CFD 入门者、科研人员

以下是我的课程主要内及大纲：

第一章课程导学

第1讲：导学

第二章隧道模型构建

第2讲：Spaceclaim栅格网单位设置

第3讲：直线隧道模型构建

第4讲：带坡度的直线隧道构建

第5讲：曲线隧道模型构建

第6讲：螵旋隧道构建

第7讲：双向直线隧道构建

第8讲：直线隧道风管构建

第9讲：直线隧道射流风机构建

第10讲：双向直线隧道风管构建

第11讲：划分污染物产生区域

第12讲：模型边界条件命名

第三章隧道模型网格划分

第13讲：模型保存及网格划分软件介绍

第14讲：网格划分

第四章隧道污染物扩散模拟

第15讲：Fluent基本设置

第16讲：Fluent模拟材料添加

第17讲：Fluent边界条件设置

第18讲：Fluent求解初始化设置

第19讲：Fluent瞬志自动保存及时间步长、时间步的关系

第20讲：Fluent数值模拟运算

第五章隧道污染物扩散后处理

第21讲：CFD-Post介绍及计算结果导入

第22讲：CFD-Post创建点提取数据

第23讲：CFD-Post创建线提取数据

第24讲：CFD-Post平面提取数据

第25讲：CFD-Post创建剪切面提取数据

第26讲：CFD-Post创建自定义面提取数据

第27讲：CFD-Post快速创建批量截面

第28讲：CFD-Post批量截面快速提取数据

第29讲：CFD-Post不同截面云图设置及修饰

第30讲：CFD-Post云图标尺自定义格式修改

第31讲：CFD-Post点上变量随时间变化的曲线

第32讲：面上变量随时间变化的曲线

课程大纲仅供参考，以实际更新为准，持续更新，可根据VIP群讨论加餐。

来源：仿真秀App

著作权归作者所有，欢迎分享，未经许可，不得转载

首次发布时间：2026-04-20

铁峰山隧道事故后！教你零基础做CFD隧道通风污染物扩散仿真

01 模型案例实操过程介绍

02 隧道建模仿真经验总结

03 零基础入门隧道通风污染物扩散仿真

01
模型案例实操过程介绍

02
隧道建模仿真经验总结

03
零基础入门隧道通风污染物扩散仿真