沈阳地铁通风数值模拟研究

论文摘要

地铁建设投资巨大,建成后要运行几十年,所以对车站通风方案进行科学可靠的比较分析、计算模拟和模型试验,进行车站内的环境影响评价是十分必要的。沈阳位于我国东北部,冬夏季都具有高纬度地区的气候特点,所以沈阳地铁与我国其他已开通地铁的城市的地铁线路的环境控制系统模式区别很大,本文以沈阳地铁一号线的沈阳站站为例对沈阳地铁的环境控制进行数值模拟、对比分析及活塞风研究。本文根据计算流体力学理论,应用CFD模拟软件对冬季和夏季的沈阳地铁分别进行了空调系统数值模拟和自然通风系统数值模拟。通过模拟结果确定了适合沈阳地铁的独特通风方案,即夏季采用自然通风系统,冬季采用空调系统。活塞风是地铁内风流的重要来源,本文在分析了隧道内活塞风的形成机理的基础上,应用滑动网格技术模拟研究了活塞风对区间隧道的影响,总结了活塞风的运动规律,即区间隧道内活塞风的速度随列车的速度增大而增大。沈阳地铁目前运行速度为30km/h,本文对活塞风的研究将为列车提速后区间隧道内的环控系统设计提供理论依据。本文的研究将为沈阳地铁其他线路通风系统的设计提供很有利的参考材料。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 地铁环控系统研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 本文的主要研究内容
• 1.4 研究方法和技术路线
• 2 数值模拟的理论基础
• 2.1 CFD 概述
• 2.2 CFD 基本数学模型
• 2.2.1 基本控制方程
• 2.2.2 湍流模型
• 2.3 CFD 模型的数值求解方法
• 2.4 CFD 数值求解步骤
• 3 正常运行模式下沈阳地铁车站通风的数值模拟
• 3.1 地铁环控系统概述
• 3.1.1 地铁车站概况
• 3.1.2 地铁车站通风系统分类
• 3.1.3 地铁环境控制设计标准
• 3.2 几何模型的建立
• 3.3 沈阳站站空调、通风方案数值模拟
• 3.3.1 边界条件的设定
• 3.3.2 模型的简化与假设
• 3.3.3 夏季温度场模拟结果
• 3.3.4 冬季温度场模拟结果
• 3.3.5 速度场和气流场模拟结果
• 3.4 沈阳地铁车站通风方案的确定
• 4 活塞风对地铁环境影响的数值模拟
• 4.1 活塞风效应对地铁区间隧道通风系统的影响
• 4.2 移动区域模拟技术
• 4.2.1 移动区域模拟方法概述
• 4.2.2 移动区域模拟模型介绍
• 4.2.3 滑动网格的生成
• 4.3 活塞风对区间隧道影响的数值模拟
• 4.3.1 模型的假设与建立
• 4.3.2 边界条件的设置
• 4.3.3 列车在区间隧道内匀速行驶中活塞风瞬时速度的数值模拟
• 4.3.4 列车在区间隧道内匀速行驶中气流的数值模拟
• 4.4 活塞风运动规律
• 5 结论
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集