列车运动对地铁站台空气温度分布动态影响的数值分析

对典型既有岛式站台在自然通风条件和上送下回空调方式下单列车进站、停车及出站过程中温度场的分布进行了三维动态数值模拟,通过对模拟结果的对比研究,分析了这种特定空调方式与列车运动所造成的活塞风对站台乘客候车环境舒适性的综合作用.研究表明在自然通风状态下,列车通过站台的过程会引起候车区域空气温度明显上升.而采用上送下回空调系统能够有效抑制活塞风在这一区域造成的温升,并改善候车区域在垂直方向的温度分布.     

地铁区间隧道火灾烟气流动控制的数值模拟及分析

以广州地铁某矩形截面的区间隧道为研究对象,假设当一列车在隧道内发生火灾时,根据列车停泊的哪位置和火灾的部位,立即启动列车后方车站的隧道风机向隧道内送风,启动前方车站的隧道风机排风,在隧道内形成一股与行车方向相同的气流,带走火灾烟气至前方车站的活塞风井而排至室外.采用PHOENICS 3.5软件模拟在此通风模式下,火灾发生60 s、180 s和360 s时隧道内烟气的温度和浓度的分布状况.模拟结果表明:在此通风模式下,烟气全部流向下游隧道,没有发生逆流(即烟气向上游人员疏散的方向流动)现象,乘客可以迎着新鲜空气疏散到安全地带.因此,此通风措施得当,人员疏散方案正确.     

基于动网格的地铁活塞效应非稳态气流模拟

活塞效应是影响地铁隧道和站台气流非稳态流动的主要因素,为此采用现场试验和数值模拟的方法对气流进行分析.其中,实验选在装有安全门的运行车站,并记录列车运行时的测点风速.数值研究基于实验车站的全尺寸模型,并利用动网格技术对其模拟.研究结果表明,采用标准k-ε方程的模拟方法结果和实验数据吻合较好,证明其适用于高雷诺数的隧道模拟研究.研究同时发现,活塞风在站台前后两个联接处(迂回风道和活塞竖井)中表现出比较稳定的分流和吸风比率,且无论在开式系统还是闭式系统状态下,进入迂回风道和吹入站台的风量是成特定比例关系的.     

隧道活塞风速计算方法及其影响因素分析

针对隧道内活塞风会对安全门和广告灯箱等引起破坏的问题,开展了地铁单线无风井和有风井两种形式的隧道空气动力学特性分析,建立了隧道各断面之间的一维伯努利方程和流体连续性方程,研究了不同形式隧道下活塞风速的理论计算模型. 并使用SES软件建立其仿真模型对计算模型的结果进行验证, 重点研究了对活塞风速影响的主要因素.结果表明:隧道内活塞风速与列车速度、列车长度和列车外表面光洁度等成正比例关系,而活塞风井高度、断面面积和风井位置等参数对活塞风速影响不大.所提出的计算模型可用于实际工程中活塞风速的简便计算.     

列车运行引起的高寒地区隧道内活塞风效应研究

对于高寒区隧道,列车运行产生活塞风会影响隧道内空气与衬砌围岩之间的对流换热,进而影响隧道结构的安全性和使用寿命.结合高寒地区隧道工程实例,运用动网格技术真实地模拟了列车进入隧道、在隧道中持续运行和驶出隧道的全过程,对列车以现行速度运行、快速运行、高速运行时在隧道内引起空气动力学效应进行了研究,分析了活塞风风速的变化规律,得到了列车头部进入隧道和列车尾部离开隧道的时间段内隧道内活塞风风速和列车速度之间的关系.结果表明,无论是列车头部刚驶入隧道时刻还是列车尾部离开隧道的时刻,隧道内的活塞风风速总是随着列车运行速度的增大而增大,为高寒地区高速铁路修建提供参考.     

高速铁路隧道火灾列车继续运行疏散模式CFD分析

我国高速铁路铁路火灾疏散问题日益引起广泛关注。首先分析了隧道内列车火灾疏散模式及安全疏散准则,然后采用CFD(计算流体动力学)方法模拟了CRH(中国高速铁路)动车组在铁路隧道发生列车火灾时,采用继续运行疏散模式时温度场变化以及烟气扩散规律.计算结果表明:列车在隧道内继续运行疏散过程中,列车活塞风的作用主导了烟气的运动轨迹,烟气的逆流效应几乎不存在,上游车厢基本不受影响,下游车厢内的流场温度和烟气浓度随时间增加而增长,并且在火灾达到最大规模时会趋于稳定。在继续运行疏散过程中,火灾规模和列车运行速度对下游车厢烟气流场的分布有较大影响,是影响人员安全疏散的两个主要因素.     

着火列车隧道内行驶时的速度场数值模拟

地铁隧道火灾中,列车着火的可能性较大,目前的应急处置办法是尽量带火运行到前方车站进行救援.运用STAR-CCM+的滑移网格功能,研究着火列车以不同的速度行驶时,隧道内速度场的变化规律.结果表明:距离车头较近的位置,活塞风速大小不均匀;当离开车头大于3 m后,活塞风速分布区域均匀;当列车车速较大或在隧道内运行足够长的距离,列车前方活塞风速约为列车行驶速度的1/3.研究结果将为科学评估隧道列车火灾的安全风险和疏散能力提供参考.     

铁路隧道列车相会时活塞风理论计算

由于占据了部分隧道空间,列车在运行时会产生活塞作用效应,列车周围的流场和压力场均发生变化,造成了隧道与外部空间的空气交换.为了找出列车相会时活塞效应的关键因素,根据粘性流体力学的非稳定流理论,分析了列车在隧道内的运行情况,采用相对坐标法建立了列车相会时的活塞风数学模型,提出了在自然风速影响下列车相会以及减速相会时的活塞风速计算方法.结果表明,列车活塞效应的影响因素主要有隧道净空尺寸、自然风速和阻塞比等.     

北京某地铁车站细颗粒物分布特性研究

为了解地铁环境细颗粒物(PM2.5)污染状况,本文对北京地铁车站PM2.5的浓度进行测试,对北京地铁车站PM2.5分布规律及其浓度的影响因素进行研究。选择复杂的换乘车站—宋家庄车站,针对地铁的公共区(站厅、站台)采用多测点连续测试的方式进行测试。分析结果表明,在室外环境PM2.5污染程度低于重度污染的情况下,地铁车站PM2.5浓度高于室外;列车的频率(活塞风)会造成车站公共区的PM2.5浓度呈现周期性变化。相关性分析表明,地铁站内外细颗粒物之间的相关性显著,颗粒物(PM2.5与PM10)之间的相关性显著。对地铁站内细颗粒物影响颗粒物浓度的相关因素进行分析,明确了客流量、车站温湿度对地铁内PM2.5浓度的影响不显著。     

不同通风模式下地铁车站内列车火灾的数值模拟

发生火灾时为乘客营造安全的撤离路径是地铁车站环控系统的重要任务.针对地铁车站环境控制系统设计中常用的两种紧急通风模式,使用计算流体力学(CFD)的方法,采用重正化群(RNG)k-ε双方程湍流模型,分别对地铁车站内列车头部、中部和尾部3个不同火源位置的列车火灾进行了三维数值模拟,得到了不同通风模式下的烟气浓度分布.通过分析和比较,认为在列车头部发生火灾时,仅依靠事故风机难以提供足够的能见度,应同时打开站台下排风系统和车行顶道排风系统辅助排烟,其效果在列车中部火灾模拟中得到了验证.列车尾部发生火灾时,推挽式通风模式的效果稍好于全排风通风模式,但也不够理想.文章为地铁车站环控设计中紧急通风模式的选型提供了参考,并对数值模拟方法在地铁车站环控系统设计中的应用进行了探讨.     

地铁新环控系统可行性分析及性能优化

为降低地铁环控系统能耗,根据目前传统屏蔽门系统和安全门系统的优劣性,提出了可控风口的新环控系统．以某新建地铁为例对新系统的舒适性、通风及节能效果进行了分析论证．利用计算流体力学方法对列车进站和出站过程进行了非稳态模拟,分析了列车进站、出站过程产生的活塞风对站台站厅舒适性、通风效果的影响,并根据系统负荷及运行条件进行了节能效果分析．结果表明,新环控系统可兼顾屏蔽门和安全门系统的优点,当按照优化后的开口和控制方案运行地铁新环控系统时,站台内乘客活动区域气流速度小于5m／s,满足舒适性要求,同时可在屏蔽门系统的基础上降低能耗17．3％,节能效果显著．     

北方地铁屏蔽门系统能耗分析及节能改造

分析北方地铁屏蔽门系统节能效果,确定可有效利用活塞风的节能改造方案.采用EnergyPlus能耗模拟软件综合评价北方城市不同地铁环控方案,并利用Airpak模拟站台温度场和速度场预测改造后的效果.比较发现屏蔽门系统与安全门系统相比仅节能2%,在北方城市节能效果不明显.分析发现屏蔽门系统通风尤其是站台下排风能耗过高,过渡季节和冬季的活塞风是解决这一问题的关键.屏蔽门增加可调节的风口,可在过渡季节和冬季有效利用活塞风,引入站台可补充新风量,节省机械通风耗能,夏季关闭风口仍保留其节能优势,全年能耗可再减少30%,节能效果明显.     

不同装载情况下矿井活塞风效应的数值模拟

为了减少运输设备对矿井通风系统的影响,分别建立了矿车在空栽和满载两种情况下的矿井活塞风数值分析模型,对两种情况下的活塞风效应进行数值模拟,绘制流场迹线图。在相同列车运行速度和巷道通风速度条件下,得出空载情况下产生的活塞风大于满载时效应、对巷道通风阻力影响较大;空载条件下活塞风对列车运行前方静压场影响距离小于满载情况下影响距离,对列车运行后方影响距离大于满载情况下影响距离;空载条件下活塞风对列车运行前方、运行后方速度场影响距离均大于满载情况;活塞风控制应着重空载情况。     

不同类型地震波作用下一体化车站结构地震响应分析

为了研究不同类型地震波作用下一体化地铁车站结构地震响应特性,基于ABAQUS软件建立地铁地下车站-土-地上建筑一体化结构大型三维有限元数值模型,利用典型的近、远场地震动记录,计算分析城市轨道交通枢纽一体化结构在不同地震动类型作用下的地震响应规律.结果表明:土-一体化结构体系与自由场地各阶自振频率较为接近,一体化结构的存在对场地土动力特性的影响较小,从工程的角度看可忽略不计;在土-一体化结构体系基频附近能量分布相对集中的地震波能够对一体化地铁车站结构的地震响应产生显著的影响;一体化地铁车站结构具有明显的空间效应,不同区域之间的地震反应差异明显,应该按照空间问题进行一体化地铁车站结构的抗震计算.研究成果对该类结构的抗震设计与分析具有一定的参考意义.     

矿井立井提升设备活塞作用理论分析

传统的通风理论认为矿井通风系统是一不可压缩的定常流,由于存在外界扰动因素的影响,实际风流的流动是动态变化的.以机械通风条件下的单提升设备为对象,研究了矿井立井提升设备运行所产生的活塞风流与诱导风流对矿井通风系统的影响,进一步拓宽和完善了矿井通风理论,得出了计算活塞风流的数学模型,为消除影响通风系统的不稳定因素提供了技术支持.     

南京典型段地铁工程对地下水流动态的影响

本文以“南京典型段地铁工程”为研究对象,利用FEFLOW数值模拟软件建立非稳定流数值模型,预测了地铁开挖涌水量大小以及研究了在施工期、运营期和服务期满后区域地下水流场动态变化;分析了地铁建设对仙鹤门水源地流场的影响以及可能引发的环境水文地质问题。结果表明：由于地铁施工开挖导致的隧道涌水以及需要疏干降水,在施工站点和区间隧道地下水位大幅度下降,运营期和服务期满后地下水流场逐渐恢复到初始状态;地铁工程对仙鹤门水源地影响较大的区段主要是龙王山段,其他区段对水源地影响轻微。而研究区内桦墅站至龙王山区段灰岩埋藏浅,岩溶发育强烈,地铁工程可能导致局部地区径流条件发生变化,诱发岩溶地面塌陷灾害。     

黄土地区地上两层地铁车站抗震性能振动台试验

为研究黄土地区地下一层地上两层地铁车站结构的抗震性能,进行包括地上、地下结构及周围土层的振动台试验研究.在简要介绍模型设计和试验工况的基础上,重点根据试验中各传感器所记录的数据,对模型土箱的边界效应、模型地基与模型结构的动力反应、土与结构的相互作用等进行分析探讨.试验结果表明:地下一层地上两层地铁车站模型结构地上部分受输入地震动峰值加速度影响较大,地上部分的最终破坏模式是整体侧向倒塌;车站模型结构地下部分受地下结构周围土层影响较大,土层位移不大时地下结构无明显破坏;地上地下结构交接处的破坏最为严重.模型车站结构的存在对土体动力反应的影响较小,并随输入地震动峰值的增大而减弱.     

排烟挡板对站台火灾机械排烟效果影响

为了有效解决地铁站台火灾机械排烟中的烟气吸穿问题,本文以侧向地铁站台为例,提出在排烟口底部加装排烟挡板的方法来阻止烟气层吸穿现象的发生。采用火灾模拟软件FDS对不同工况下站台内烟气温度、排烟口流场结构、CO体积流量进行了数值模拟分析。结果表明设置排烟挡板后,能够有效地限制吸穿现象的发生,提高站台机械排烟量。排烟挡板的设置对排烟效果也有显著影响,结果表明挡板在距离排烟口0.35m处时,排烟口处无低温凹陷区域,排烟效果最佳;而增大排烟挡板的尺寸,也能改善机械排烟效果。