武汉某地铁站台环控系统CFD模拟研究

论文摘要

随着我国城市化进程的加快,城市人口急剧膨胀,同时城市拥堵及环境污染问题也日益突出。积极发展城市轨道交通,是解决这些问题的关键之一。地铁由于其快速、准时、运量大、舒适、方便等特点,所以倍受青睐。在大力建设地铁的同时,由于地铁空间的相对密闭及人流量大等特点,其环境问题不容忽视。因为地铁造价高,运营费用高及后期改造费用大,所以在施工前,对其环控系统设计方案的实际效果进行研究分析是很有必要的。本文利用CFD技术,对武汉某地铁站台气流组织进行模拟研究,得到四种方案（两种送风温差、两种送风末端）下的温度场、速度场及PMV分布情况,分析并比较四种方案下的模拟结果,预测室内热舒适性,为选取合理的送风温差及送风末端提供依据,优化其空调通风系统的设计。借助CFD技术,本文还探讨了站台层公共区和轨行区发生火灾时,不同防排烟方案下的实际效果。针对站台层公共区火灾,分析了三种状况下烟气扩散情况。经过对比,发现“机械排烟”方案,可以有效控制烟气扩散,“机械排烟+轨顶排烟”方案排烟效果更好,但有可能将烟气带入区间隧道,扩大了烟气的危害范围。挡烟垂壁虽会对建筑结构美观造成一定的影响,但是可以有效减缓烟气的扩散速度。对于站台层轨行区火灾,研究了三种方案的排烟效果,发现:在“机械排烟+轨顶排烟+隧道风排烟”方案作用下,烟气扩散得到了有效控制。在此基础上,设置“楼梯送风”或“防烟空气幕”,虽能有效阻止烟气进入楼梯口,并可以保证楼梯口有≮1.5m/s向下气流,但是气流破坏了烟气分层现象,不能有效排除站台烟气,不宜采用。本文的研究结论及相关建议,可以为地铁站台环控系统的优化设计提供相关依据,也有利于CFD技术在地铁环控系统模拟研究中的推广与应用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题的背景、目的及意义
• 1.2 国内外研究发展现状
• 1.3 本文的研究内容及研究方法
• 2 CFD 数值模拟基础及工具介绍
• 2.1 CFD 数值模拟基本控制方程
• 2.2 湍流模型及数值计算方法
• 2.3 微分方程离散方法
• 2.4 网格及网格生成技术
• 2.5 松弛因子的选取
• 2.6 结果收敛的判定
• 2.7 模拟工具软件的介绍
• 2.8 本章小结
• 3 地铁站台气流组织模拟分析与研究
• 3.1 工程概况
• 3.2 模型的建立
• 3.3 边界条件
• 3.4 模拟结果及分析
• 3.5 本章小结
• 4 地铁站台火灾烟气流动特点及控制方法
• 4.1 地铁站台火灾强度
• 4.2 地铁站台火灾烟气流动规律
• 4.3 地铁站台火灾烟气控制方法
• 4.4 本章小结
• 5 地铁站台火灾烟气扩散模拟研究
• 5.1 站台防排烟系统简介
• 5.2 站台公共区火灾模拟研究
• 5.3 站台轨行区火灾模拟研究
• 5.4 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 攻读学位期间发表的论文目录