地铁屏蔽门可控风口数值模拟分析

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1、地铁屏蔽门可控风口数值模拟分析李鹏冯炼常莉易小楠朱柯槟西南交通大学【摘要】：本文采用数值模拟，考虑在过渡季节结合屏蔽门与开式系统的优点，通过屏蔽门上设置可控风口充分引进列车运行的活塞风来加强车站与室外的通风换气，并分析车站的速度场及温度场，最后判断这种新模式具有一定的节能效果，为以后的地铁车站在过渡季节的空调设计也提供了参考价值。【关键词】：可控风口开式系统过渡季节屏蔽门NumericalsimulationofthecontrollabletuyereonmetroPSDsystemLiPengFengLianChangLiYiXiaoNanZhuKebin【Abstract】

2、:ConsideringtheadvantagesofPSDandopensystemsinthetransitionalseason,inthispaper,wesetthecontrollabletuyereonthePSDbywhichcanfullyabsorbpistonwindtoreinforcetheventilationbetweenstationsandoutdoor,Andanalysisvelocityfieldandtemperaturefieldofthestation.Finally,wefindthisnewmodelhasacertainener

3、gy-savingeffect,whichprovidereferencevalueforfutureair-conditioningdesigninthetransitionseason.【Key】:controllabletuyere,Open-system,transitionseason,PSD0引言目前大多数建有地铁的城市地处温带或是位于具有海洋性气候的欧美日发达国家。结合我国气候条件的特点，与其它国家和地区气候条件相对比，有必要针对我国城市的特点对地铁车站是否采用屏蔽门系统的决策进行分析[1]，结合地域实际情况对不同的线路与车站定位，以确定是否安装屏蔽门或安装何种类型

4、的屏蔽门，使屏蔽门系统发挥最佳作用。通过对地铁环控模式的比较，屏蔽门系统将列车运行及机车空调产生的热量，屏蔽在相对狭小的隧道空间内，区间温度将升高并有可能超过规范要求，故需要采用排热风机控制地铁隧道内的热环境。尤其是在过渡季节，随着室外环境温度低于车站控制温度时，屏蔽门系统依然要开启排热风机才能控制隧道温度，则导致风机等运行费增加。开式系统则能更好的利用列车产生的活塞风，通过车站两端的通风竖井和车站出入口与外环境进行换气。本文通过对地铁车站进行三维模拟计算，分析及确定屏蔽门上端设置的可控制风口的位置、大小并结合地铁列车相对站台的各种运行工况分析站台的速度场、温度场。1模型的建立1

5、.1计算数学模型1.1.1车站基本模型本次计算取某地铁站为例，该站是地下二层岛式车站，站台有效长度为120m，站台站厅内设置有结构支撑柱。为了更好的通过引进活塞风来满足对整个车站的效果，对车站的通风系统做以下假设：1.关闭车站的大、小系统及新风系统2.关闭轨顶、轨底排热风机3.关闭上、下行线进站端得活塞风井，并关闭出站端活塞风井内的风机在对一些细节进行简化后，尽量采用结构化网格，力求使计算在符合实际的情况下达到较快速的计算，对于楼梯口等局部不规则区采用非结构划网格。具体模型及网格划分情况如图1所示。建立模型过程中，对坐标原点、上行线、X、Y、Z轴定义如下：坐标原点----车站有效

6、里程最左侧与车站中轴线交点上行线----图1中靠上侧为上行线，活塞风井位于图中左侧，列车行进方向从右向左X轴----车站长度,以上行线方向相反，Y轴----车站高度，以站台底板向上为正Z轴----车站宽度，以上行线隧道到下行线隧道为正图1车站模型1.1.2屏蔽门可控风口模型受屏蔽门性能的限制及美观的要求，将所有可控风口布局在距站台装修完成面2.7米的位置，风口均位于固定门之上，风口高度为300mm。大致布局如图2所示：图2屏蔽门可控风口布局1.2数值模拟理论基础研究的重点在于车站内各个面的空气流动情况及温度分布，根据选取的对象及数值模拟分析对象的特点，选取采用紊流模型RNG格式，

7、其基本控制方程包括连续性方程，动量方程，能量方程，紊流能量传递方程和紊流能量耗散率方程。1.3边界条件4个隧道出入口取压力出口边界条件，压力为当地大气压。站台及站厅的底板及顶板、壁面的发热量均按照面积平均的方式赋以热量。室外温度设为15℃，列车工况为单侧列车进站。2计算结果分析在列车进站工况下，两侧隧道内大量活塞风涌入站台隧道，活塞风通过可控风口均为进风状态，即由隧道流入站台。相对站台内部流场而言，则站台内空气流动呈现一个大致的逆时针方向流动。从图3可以看出，距站台底板1.5m高