在水电工程引水隧洞施工过程中,施工通风的质量不仅影响施工进度与施工质量,更关系施工人员的健康安全。现有的引水隧洞施工通风数值模拟研究局限于采用雷诺时均模型获取湍流平均物理量,无法获取湍流复杂瞬时脉动信息及精细大涡结构演变下颗粒动态运移规律;此外,现有水电地下工程通风大涡模拟缺乏有关网格质量评价分析的研究。针对这一现状,采用Euler-Lagrange两相流大涡模拟方法对引水隧洞施工通风过程进行了研究,并取得以下成果:(1)建立了考虑热交换与气固相间耦合作用的引水隧洞施工通风Euler-Lagrange两相流大涡模拟数学模型,其中气相采用大涡模拟模型,亚格子模型选用动态Smagorinsky模型;在拉格朗日方法下采用考虑湍流随机扩散影响的随机颗粒轨道(Discrete Random Walk)模型来追踪颗粒相,同时考虑气固相间耦合对颗粒运移的影响,并探讨了控制方程的离散格式,采用PISO算法对离散方程进行求解。(2)采用混合网格技术和“O”型切分技术划分适用于引水隧洞大涡模拟的高分辨率计算网格并进行网格灵敏性分析,探讨了基于理查德森外推法的大涡模拟网格评价指标LES_IQ_k,并运用该指标对所建立的网格进行质量评价,结果表明网格可解湍动能比例大于80%,满足大涡模拟对网格分辨率的要求。通过与现场测量数据的对比分析,验证了数学模型的可靠性。(3)运用该数学模型对某水电站引水隧洞施工通风过程进行模拟,对所得的风流场、风压场、温度场和粉尘颗粒运移轨迹进行分析,比较了气相采用雷诺时均模拟与大涡模拟所得结果的异同,探讨了温度异重流对颗粒运移的影响。分析结果表明:首先风流场存在若干随机分布的小尺度涡旋,射流边缘存在不规则波动;采用雷诺时均法对气相进行模拟无法得到湍流细小涡旋及射流边缘波动现象。其次引水隧洞工作面呼吸带高度平均风速0.91m/s,满足施工规范要求。再者工作面区域降温速度呈先快后慢的规律,颗粒在湍流大涡结构作用下,起初以颗粒簇的形式聚集,随后受湍流随机扩散影响而弥散开来;颗粒群在温度异重流作用下前端上扬。T=60min时刻,隧洞内颗粒最大浓度降至2mg/m~3,满足水利施工规范要求。