基于CFD方法的地铁通风方案模拟与优化

将CFD方法引入到地铁通风方案的选取上,模拟一个典型侧式站台工况,通过与实际测量数据进行比较,证实了采用CFD方法对地铁通风系统进行仿真是完全可行与有效的.同时确定了最为合理的求解模型和边界条件.     

地铁隧道火灾事故通风方式数值模拟

为了有效解决地铁隧道火灾时期烟气流动及其毒性分布对人员疏散的影响问题,以天津地铁区间隧道为研究对象,针对火灾列车停留在隧道中部的火灾工况,利用FLUENT软件,采用简化的PDF燃烧模型、浮力修正的k-ε湍流模型和P-1辐射模型,对不同事故通风方式下隧道内烟气进行数值模拟,并根据烟气的"边界层吸附效应"原理,论证模拟效果。结果表明:不同通风方式对隧道烟气蔓延范围、温度及毒性分布的影响较大;10MW火灾规模时,地铁隧道采用开放式推迟加压的通风方式能够在有效引导烟气流动的同时,为人员提供更充裕的疏散时间。该研究成果对地铁隧道火灾时期通风排烟的有效组织和人员安全疏散具有一定参考价值和指导意义。     

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.     

地下通道火灾排烟的通风系统模拟分析

本文阐述了地下通道火灾排烟的通风系统模拟分析，烟气流过着屏蔽门时的局部阻力系数，再利用网络模型模拟地下隧道、各通风井的通风排烟量。以确定其能否满足通风排烟要求，对地下事故工况风机的设置、地下事故工况的处理预案，不同形式区间隧道通风系统对隧道内通风速度场、温度场及新风量的影响规律。研究同时对通风系统方案进行了初步的技术经济比较。本研究为分析地下通风系统的空气流动与传热提供了参考，为通风系统方案的选择。     

地铁车站火灾安全疏散评估

本文针对地铁火灾的特点,以北京地铁一、二号线为例,建立了地铁发生火灾的模型。通过对地铁发生火灾时车站的人员安全疏散作了计算评估,得出人员疏散总时间838.5s左右,大于临界安全时间的结论。     

地铁列车火灾安全疏散研究

为了研究地铁列车的火灾安全疏散性能,利用Pyrosim火灾数值模拟软件,结合真实材料的物理化学参数,对地铁火灾的毒害气体和能见度分析,确定满载乘客的单节车厢应满足的最低转移时间。模拟地铁火灾真实的疏散场景,进行大规模疏散演练实验,探讨了人群实际转移时间和相关注意事项。利用Pathfinder疏散模拟软件,针对站台疏散和隧道疏散进行了比较分析。     

地铁站台宽度及疏散计算的研究

火灾是地铁灾害中最常见的灾害,如何在设计中满足安全疏散？尽量减小火灾对人民生命财产的威胁。地铁建筑设计工作者是采用地铁规范中现有的公式进行安全疏散的计算,但是现有的规范是采用日本的计算方法,而规范中针对安全疏散公式的条文解释并不是很清楚,很多设计者在实际的工程设计中对规范公式的理解、取值各不相同,如果取值偏小就很可能导致车站的实际疏散宽度不能满足火灾时疏散要求。笔者经过和国内几家设计地铁的大型设计院调查研究,对地铁站台宽度及疏散宽度的计算进行了分析,举例介绍了武汉地铁2号线站台宽度及疏散宽度的计算。如果不能正确的运用规范公式,这对地铁的安全疏散埋下隐患,但是如果在设计阶段就正确运用了公式,那么就可以减少火灾情况下人员伤亡和财产损失。     

地铁车站火灾疏散仿真分析

为了研究地铁车站的火灾疏散情况,首先探讨了影响人群疏散的一些因素,包括温度、毒害气体和能见度;并通过安全疏散演练实验,得到了人群在紧急状况下撤离火灾车厢的时间及B型地铁列车的车门通过能力,针对安全疏散时间进行了探讨。接着利用元胞自动机理论创建了地铁车站火灾疏散仿真模型;并分析了疏散人数、出口数量、出口宽度对疏散时间的影响,得出了出口数量的增加与出口宽度的加大有助于缩短疏散时间、在起火列车进站前应先疏散站台乘客等结论。     

优化地铁站台气流分布对通风效果的改进作用

为提高某地铁站台通风效果，建立了气流运动的数学模型，模拟气流分布，分析了气体流动的计划时间、留置时间和绕行时间对空气龄的影响，通过增加吊顶送风、隧道送风或者串联隧道送风和站台排风的方法优化气流分布，降低了气流绕过楼梯阻碍的时间，从而解决了站台局部空气龄的异常，成功地改善了通风效果．     

站厅两侧楼梯对火灾烟气流动影响的实验研究

当地铁站的站厅发生火灾时,连接地面与站厅的楼梯就成为了空气进入站厅和火灾烟气流向地面的唯一通道.在这些楼梯之间存在着对火灾烟气的竞争,竞争的结果是站厅一侧的楼梯成为烟气的出口,而另一侧的楼梯则成为空气的入口.为了了解这种烟气竞争现象的机理,首先分析了烟气在流动过程中受到的驱动力和阻力,然后研究了火源位置和楼梯截面尺寸对驱动力和阻力的影响,并在一1/8尺度的实验台上进行了实验验证.理论分析及实验研究结果表明,烟气竞争现象是浮力和空气流阻力共同作用的结果.该研究成果可为地铁站发生火灾时人员疏散应急预案提供科学依据.     

地铁站台上列车车厢内部火灾的数值模拟分析

采用火灾动态模拟软件FDS对地铁站台上列车车厢内部火灾进行了数值模拟,分析了着火车厢车门关闭和开启时车厢内部烟气温度、扩散速度、质量分数和能见度的变化规律.结果表明:车厢门关闭和开启时,烟气充满两相邻车厢的时间分别为68 s和70 s;车厢内1.5m高处烟气质量分数最大值分别为0.00 034和0.00 003;着火车厢内1.5m高处的能见度分别为14 m和18 m.对站台上列车车厢内部着火时的烟气扩散规律进行研究,对于指导人员疏散、保证乘客安全和改进地铁列车火灾应急处置预案等提供参考.     

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.     

基于FDS和Pathfinder的地铁车站人员疏散研究

为减小地铁火灾对人员生命财产所造成的损失,基于对地铁火灾的特点和危险因素,以及人员疏散仿真中主观和客观影响因素的分析结果,提出基于FDS(Fire Dynamics Simulator)和Pathfinder的地铁车站人员疏散决策分析方法,并以武汉市轨道交通五号线司门口地铁车站为研究背景,建立了FDS火灾仿真模型和Pathfinder人员疏散仿真模型。在FDS火灾仿真中,分别从烟气温度、CO浓度和能见度三个方面确定了各危险位置的可用安全疏散时间。在此基础上基于Pathfinder进行人员疏散仿真,主要从人员逃生率、可用安全疏散时间利用率等方面对其结果进行分析。通过改变仿真中的待疏散人员数量和火源功率,探究了该车站的人流量容纳能力和火源功率容纳能力,对地铁火灾疏散具有一定的参考价值。     

基于SES的地铁环控通风节能技术

对地铁隧道通风系统从排热风机运行策略和中间风井取舍进行节能研究。以成都某地铁线路的设计方案为模型,基于VBA编程优化后的SES程序对不同运营时期、不同风量工况下地铁环控系统进行逐时模拟,通过分析不同时期土壤蓄热、列车运行模式和客流量等变化因素的影响,得到车站隧道排热风机各种工况下的节能运行策略及效果。计算结果表明,车站活塞井在初期、近期和远期主要表现为引进新风,远期进风量远大于排风量,环线线路具有特殊性。同时分析了中间风井对附近活塞风井空气流动影响和对隧道内壁面与空气温度的影响,并以温度为评价指标,从地铁环控通风系统的节能角度分析了中间风井的利与弊,得出可以取消中间风井的结论,为实际设计提供了理论依据。     

基于突发事件的地铁连通商业建筑防火卷帘控制方式对人员疏散的影响

地铁连通型商业建筑日益增加,除火灾事故外,地震、恐怖袭击、车辆故障或停电引发人员滞留而导致的踩踏事故等突发事件中人员安全疏散的研究同等重要.为探究突发事件中防火卷帘控制方式(下降时间、下降高度等)对地铁及其连通商业建筑人员疏散的影响,运用Pathfinder软件,以某地铁及其连通商业建筑作为对象,分别模拟了防火卷帘不动作、防火卷帘下降时间为0、60、150、180、300、360 s 7种工况下人员疏散情景,从而得到最优的防火卷帘下降时间,并分析了地铁及连通商业同步疏散、延时疏散情况下延时时间对疏散的影响.结果 显示:与地铁连通型商业空间的开发与利用不会对地铁人员疏散造成影响;地铁连通商业建筑的防火卷帘"一步降"或"两步降"控制方式对于人员疏散影响不大;防火卷帘下降延时时间越长,人员所需安全疏散时间越长,卷帘180 s下降到底的工况是最不利的控制方式,300 s下降到底是最优的;对于地铁连通商业建筑,不论突发事件发生在地铁段还是商业段,都是两个部分同步疏散对疏散最有利.     

基于CFD的置换通风空调房间数值模拟

以下送风置换通风空调房间为例,采用计算流体力学CFD软件,运用两方程湍流模型模拟置换通风房间的温度场和污染物浓度场,揭示了置换通风在提高人体的热舒适性、改善室内空气品质、节能等方面的作用。模拟结果对改善室内空气品质具有指导意义。     

V形坡度对地铁隧道火灾临界风速的影响

由于穿越隧道、燃气管线和地质条件的工程需要,部分地铁隧道是V形坡度隧道。V形坡度隧道的烟囱效应会增加地铁隧道火灾烟气控制的复杂性和困难。该文采用理论分析和数值模拟相结合的方法研究V形隧道夹角和高差对地铁隧道火灾临界风速和烟气返流长度的影响。研究结果表明,坡度隧道的隧道夹角对地铁隧道火灾临界风速有较大影响,隧道火灾临界风速随着上坡隧道夹角增大而变小,隧道火灾临界风速随着下坡隧道夹角增大而变大;V形坡度隧道自然通风竞争效应会对地铁隧道火灾临界风速有较大影响,隧道火灾临界风速随着上坡隧道高差的增大而变小,隧道火灾临界风速随着上坡隧道夹角的增大而变小。该文的研究结果可以为V形坡度隧道通风防排烟系统设计过程中的火灾临界风速取值提供理论参考和依据。