??? 地鐵活塞風(fēng)對(duì)站臺(tái)環(huán)境影響規(guī)律數(shù)學(xué)模型的建立及驗(yàn)證
? ? 計(jì)算流體力學(xué))是通過(guò)計(jì)算機(jī)數(shù)值計(jì)算和圖像顯示,對(duì)包含有流體流動(dòng)和熱傳導(dǎo)等相關(guān)物理現(xiàn)象的系統(tǒng)所做的分析。通過(guò)數(shù)值模擬，我們可以得到極其復(fù)雜問(wèn)題的流場(chǎng)內(nèi)各個(gè)位置上的基本物理量的分布，以及這些物理量隨時(shí)間的變化情況，確定旋渦分布特性、空化特性及脫流區(qū)等。
? ? 4.1構(gòu)建數(shù)學(xué)模型
? ? 某車站結(jié)構(gòu)尺寸為120m×19.2 m×8.13 m，列車尺寸規(guī)格為117.12 m×2.8 m×3.58m，列車?yán)淠髟谲図敳?，制?dòng)電阻在車廂底部。站廳層只設(shè)送風(fēng)口,尺寸為600mm×300mm,共64 個(gè),布置在距站廳底部裝修面3.0m的高度上，站臺(tái)層采用上送風(fēng),軌頂排風(fēng)以及軌底回/排風(fēng)的氣流組織形式，送風(fēng)口尺寸為700mm×350mm，共72個(gè)，分兩排均勻布置在距站臺(tái)板3.0m高度位置，軌頂排風(fēng)口尺寸為1000mm×500mm，共108個(gè)，距站臺(tái)板3.0m軌底回/排風(fēng)口尺寸為500mm×300mm，兩排共120個(gè)，均勻布置在站臺(tái)板下面站臺(tái)兩側(cè)距站臺(tái)邊緣約200mm的位置，設(shè)有平均高度1.4m的安全門。???????????? ????
? ? 在網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)上離散方程的精確解偏離該點(diǎn)上相應(yīng)的微分方程精確解的值，稱為該點(diǎn)上的離散誤差。離散誤差的大小同離散方程的截?cái)嗾`差有關(guān)"在相同的網(wǎng)格步長(zhǎng)下，一般地說(shuō)，截?cái)嗾`差的階數(shù)提高，離散誤差會(huì)隨著減小，對(duì)于同一離散格式，網(wǎng)格加密，離散誤差也會(huì)減小。網(wǎng)格質(zhì)量是CFD 模型中非常重要的因素之一，好的網(wǎng)格對(duì)于好的模擬結(jié)果非常重要，好的網(wǎng)格要求恰當(dāng)?shù)姆直媛?、光滑度、低偏斜率和適當(dāng)?shù)木W(wǎng)格數(shù)量。
? ? 4.2建模誤差分析
? ? 由于動(dòng)網(wǎng)格的計(jì)算量比較大,并且建模過(guò)程比較復(fù)雜,不容易精確的再現(xiàn)實(shí)際過(guò)程,本文采用了非穩(wěn)態(tài)方法，通過(guò)方波函數(shù)設(shè)置活塞風(fēng)速來(lái)模擬列車通過(guò)對(duì)站臺(tái)帶來(lái)的影響，這樣就將列車的啟動(dòng)、運(yùn)行、剎車過(guò)程簡(jiǎn)化了，僅考慮其帶來(lái)的活塞風(fēng)作用。在過(guò)渡季節(jié)的模擬中采用了非穩(wěn)態(tài)方法，隧道口風(fēng)速設(shè)定采用方波函數(shù)設(shè)定。
? ? 帶風(fēng)口屏蔽門系統(tǒng)活塞風(fēng)數(shù)值模擬結(jié)果分析
? ? 活塞風(fēng)的綜合利用必然很大程度的減少風(fēng)機(jī)能耗,過(guò)渡季節(jié)和冬季的舒適性仍需考慮，CFD 模擬是一個(gè)可行的研究方法,大量的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證也說(shuō)明模型建立的比較合理,從而實(shí)現(xiàn)了屏蔽門系統(tǒng)改造的優(yōu)化設(shè)計(jì)。列車自動(dòng)操作時(shí)，屏蔽門是絕對(duì)有必要的，列車手動(dòng)操作時(shí)，屏蔽門亦非常有用，屏蔽門可以十分有效地提高站臺(tái)安全，避免乘客因自殺、在站臺(tái)里走動(dòng)、推擠等而落入軌道，可以增加站臺(tái)的可用表面，可以避免未經(jīng)授權(quán)的人進(jìn)入隧道，屏蔽門降低了空調(diào)系統(tǒng)的能源消耗和隧道內(nèi)不必要的能耗，屏蔽門可以減少隧道灰塵、列車噪音以及列車弛行的活塞效應(yīng)產(chǎn)生的氣流進(jìn)入站臺(tái)。
? ? 地下鐵道發(fā)生火災(zāi)時(shí)造成的人員傷亡，絕大多數(shù)是由于煙霧中的有毒氣體的熏倒、中毒或窒息所致，有效的排煙已成為地鐵火災(zāi)救援的重要措施。為此，要求設(shè)置排煙設(shè)備，在布置風(fēng)道時(shí)，確保排煙口的風(fēng)速不宜大于10m/s，當(dāng)排煙干管采用金屬管道時(shí),管道內(nèi)的風(fēng)速不應(yīng)大于20m/s，設(shè)置帶風(fēng)口屏蔽門，相同高度下帶風(fēng)口屏蔽門系統(tǒng)的高溫區(qū)域比屏蔽門系統(tǒng)小得多，可以為火災(zāi)事故情況乘客的順利疏散爭(zhēng)取了時(shí)間。經(jīng)過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn),可控風(fēng)口在過(guò)渡季節(jié)活塞風(fēng)可滿足近期的新風(fēng)要求,并帶走大量余熱,軌底排風(fēng)可有效控制列車產(chǎn)生的熱量不進(jìn)入站臺(tái)公共區(qū),在滿足乘客舒適性要求的同時(shí),達(dá)到進(jìn)一步節(jié)能的效果。
? ? 活塞風(fēng)對(duì)地鐵環(huán)境的影響規(guī)律非常復(fù)雜,通過(guò)站臺(tái)和出入口引起地鐵能耗的變化，是地鐵能耗的重要影響因素，在過(guò)渡季節(jié)和冬季充分利用活塞風(fēng)是實(shí)現(xiàn)地鐵通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)一步節(jié)能的有效措施。重點(diǎn)對(duì)活塞風(fēng)對(duì)地鐵環(huán)境的影響規(guī)律進(jìn)行了研究分析,并探討了能夠有效利用活塞風(fēng)的帶風(fēng)口屏蔽門系統(tǒng)在北方城市地鐵中的應(yīng)用前景,為地鐵工程設(shè)計(jì)提供了必要的依據(jù)。
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