地铁火灾cfd模拟时边界条件的研究论文

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1、地铁火灾CFD模拟时边界条件的研究论文摘要：本文对地铁车站及隧道内火灾通风排烟过程中的空气流动特性进行了数值模拟.对模拟边界提出了简化模型，即当某一个车站发生火灾时，计算区域可以只考虑其两端各一个车站和各两个区间;当某一区间发生火灾时，计算区域只需考虑该区间两端各两个车站和各一个区间.上面两种情况下，所有出入口均可假定为自由边界条件.模拟结果与现场实验结果基本一致.关键词：地铁火灾;边界条件;应急预案;疏散;通风排烟1引言对于从地铁网络中切割出来的车站或者区间火灾烟气流动的数值模拟来说，一般只有给定所有与外界相通状态的相关参数(包括流速、压力、温度等)，模拟计算才可以进行.模拟计算所需边界条

2、件的确定，是影响模拟结果可靠性的一个主要因素.目前.freel3/s，两台风机并联独立运行的测试风量为91.25m3/s和125.5m3/s，其平均值为108.375m3/s，与风机的额定风量接近，由于风机的额定风量容易获得，对风机风量设置为某一测试值91.25m3/s和110m3/s分别进行了模拟研究。比较结果如图2，可看出风机风量取两台风机并联的额定风量时，模拟结果接近于现场实测值.4.1.2模型简化出入通道结果的比较用“连体”模型进行模拟计算时尽量将人行出入口通道简化，这样可以使计算网格划分均匀，计算量相对减少，有利于计算结果的收敛.在风机风量设置为110m3/s的前提下，对是否简化人

3、行出入口通道分别进行了模拟研究.比较结果如图3，可以看出简化出入口模型的模拟结果接近于现场实验值.4.1.3多“连体”结果的比较在风机风量设置为110m3/s和简化出入口的前提下，对三车站一两区间模型、三车站一四区间模型和五车站一四区间模型分别进行了模拟研究。比较结果如图4，可以看出三车站一四区间模型、五车站一四区间模型的模拟结果与现场实验结果比较吻合.4.2区间发生火灾时的计算模型及结果在风机风量设置为110m3/s的前提下，对两车站一三区间模型和四车站一三区间模型分别进行了模拟研究.比较结果如图5.可以看出四车站一三区间模型的模拟结果与现场实验结果比较吻合.5讨论5.1结.分析在使用“连

4、体模型”进行数值模拟时，为了获得准确的模拟结果，必须确定合理的风机参数.从图2可以看出风机风量取额定风量时，模拟结果和现场实验值的差别是不大的，这样就避开了需要对风机进行实测来获得模拟风量的不便.对于“连体模型”而言，在数值计算时存在风量如何分配的问题即车站风量是通过人行出入口排到室外还是通过隧道流向下一个车站，简化出入口不仅可减小计算量、使计算更容易收敛，而且还可以减小人行出入口的阻力，这样和“连体模型”中所研究的车站或者区间两端相连的区间或者车站比实际的少而导致阻力减小相平衡，保证了模拟结果的准确性.从图3可看出简化出入口模型的模拟结果更接近于现场实验值。为了保证计算机对模拟可以实现，我

5、们需要确定“连体模型”涉及多少个车站和区间为优即计算量小又能很好的反映实际情况.从图4可以看出三车站一四区间模型、五车站一四区间模型的模拟结果与现场实验结果比较接近，并且边界自由出口风速要比三车站一两区间模型的边界自由出口风速小很多，基本符合“连体模型”思想的假设即远端车站和区间的影响可以忽略。考虑到二者结果相差不大和计算量的大小，认为三车站一四区间模型是最优的.对于区间的数值模拟，从图5中可以看出，四车站一三区间模型的模拟结果和现场实验测试结果吻合得比较好。6结论通过现场测试数据和模拟结果的比较分析，可以看到通过对“连体模型”模拟获得相应单个车站或者区间数值模拟所需边界条件的方法是可行的，

6、其准确度是可信的，相关模拟设置可供以后模拟参考.在进行“连体模型”模拟的过程中，风机的风量可以设置为额定风量;并且为了减小计算量使计算容易收敛，尽量简化模型的人行出入口，由分析的结果可以得到简化模型的人行出入口后，由于平衡了阻力反而模拟的结果更接近于实测值.为了让“连体模型”所涉及的车站和区间少又能很好的反映真实情况，对于车站边界条件的确定，选用三车站一四区间模型为最优;对于区间边界条件的确定，选用四车站一三区间模型为最优，此时，所有出入口可认为是自由边界条件.