屏蔽门系统双活塞风井通风换热特性研究

摘要

地铁是城市建设水平的重要标志。随着地铁运营时间的增加，隧道内空气温度升高，合理的地铁环控系统能够有效控制地铁系统内热湿环境。利用列车运行形成的活塞效应设置的活塞通风系统是隧道正常工况下在温度满足要求时的主要通风形式。目前在车站两端设置活塞风井是比较常用的做法，对活塞风井的通风换热特性的模拟研究对于地铁系统设计具有重要意义。本文运用数值模拟的方法对设置双活塞风井的屏蔽门地铁系统的活塞风井通风换热特性进行了研究，研究所得结论可为地铁环控系统的设计提供参考依据。
　　首先，研究了活塞风井的通风特性。分析了轨道排热系统、行车对数和风井与车站的距离对于活塞风井通风特性的影响。研究结果表明:轨道排热系统使活塞风井的进风效率和有效进风量增加，排风效率和有效排风量减弱，且随着轨排风机风量的增加，活塞风井进风效率和有效进风量不断增加，排风效率和有效排风量不断减小。行车对数的增加使进站风井进风效率和有效进风量减小，排风效率和有效排风量先增加后减小;出站风井进风效率和有效进风量先减少后增加，出站风井的排风效率和有效排风量始终为0。进站风井与车站距离的增加使其进风效率和有效进风量逐渐减小，排风效率和有效排风量逐渐增大;出站风井与车站距离的增加使其进风效率和有效进风量逐渐减小，排风效率和有效排风量始终为0。
　　其次，研究了活塞风井的换热特性。提出了活塞风井换热量的计算方法，研究了轨道排热系统、行车对数和风井与车站的距离对于活塞风井换热量的影响，结果表明:轨道排热系统使活塞风井的换热量减少，且随着轨排风机风量的增加，活塞风井换热量不断减小。行车对数的增加使进站风井换热量不断升高;出站风井换热量不断减小。进站风井与车站距离的增加使换热量先增加后减少;出站风井与车站距离的增加使其换热量逐渐增加。
　　然后，研究了室外温度变化条件下活塞风井的换热特性。以夏季最热月典型日为例，模拟了室外温度逐时变化时地铁系统的热环境，计算了室外温度变化时活塞风井换热量，结果表明:活塞风井换热量与室外温度呈线性负相关性。
　　最后，定义了隧道通风夏季室外等效计算温度（TE）这一概念，提出其计算方法。计算了哈尔滨、北京、成都、广州的隧道通风夏季室外等效计算温度（TE），并对比了用隧道通风夏季室外计算温度（T0）与夏季室外等效计算温度（TE）作为地铁环控模拟计算的外界温度时活塞风井换热量的不同。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究与应用现状

1．2．1 研究现状

1．2．2 相关研究的不足

1．3 研究内容和方法

1．3．1 研究内容

1．3．2 研究方法

第2章 地铁空气流动和传热基本理论

2．1 活塞风的形成

2．2 空气流动数学物理模型

2．2．1 空气流动物理模型

2．2．2 空气流动数学模型

2．3 传热基本原理

2．3．1 热量得失

2．3．2 风井换热理论基础

第3章 活塞风井通风特性及影响因素分析

3．1 计算模型和条件

3．2 活塞风井通风基本特性

3．2．1 活塞风井空气速度特性

3．2．2 活塞风井通风效率

3．3 活塞风井通风特性影响因素分析

3．3．1 轨道排热系统的影响

3．3．2 行车对数的影响

3．3．3 风井与车站距离的影响

3．4 活塞风井通风特性影响因素的显著性分析

3．4．1 正交试验设计

3．4．2 正交试验分析

3．4．3 正交实验分析结果

3．5 本章小结

第4章 活塞风井换热特性及影响因素分析

4．1 活塞风井换热计算方法

4．2 活塞风井换热基本特性

4．3 活塞风井换热特性影响因素研究

4．3．1 轨道排热系统的影响

4．3．2 行车对数的影响

4．3．3 风井位置的影响

4．4 本章小结

第5章 室外温度逐时变化时活塞风井换热特性

5．1 模型参数和室外条件

5．2 活塞风井对隧道温度分布的影响

5．3 逐时情况下活塞风井换热量

5．3．1 进站风井换热量

5．3．2 出站风井换热量

5．3．3 活塞风井总换热量

5．4 活塞风井的蓄热情况

5．4．1 计算方法

5．4．2 进站风井蓄热量

5．4．3 出站风井蓄热量

5．5 本章小结

第6章 隧道通风夏季室外等效计算温度

6．1 夏季室外等效计算温度的计算

6．1．1 计算方法

6．1．2 计算过程

6．2 不同城市夏季室外等效计算温度计算结果分析

6．3 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果