活塞效應(yīng)與地鐵車站新風(fēng)換氣

1、活塞效應(yīng)與地鐵車站新風(fēng)換氣活塞效應(yīng)與地鐵車站新風(fēng)換氣協(xié)同發(fā)展 領(lǐng)引未來2014 年第十九屆全國(guó)暖通空調(diào)制冷學(xué)術(shù)年會(huì)1 1、地鐵發(fā)展現(xiàn)狀及問題、地鐵發(fā)展現(xiàn)狀及問題2 2、如何高效利用地鐵活塞效應(yīng)、如何高效利用地鐵活塞效應(yīng)3 3、CFDCFD動(dòng)網(wǎng)格分析方法動(dòng)網(wǎng)格分析方法4 4、計(jì)算結(jié)果分析、計(jì)算結(jié)果分析5 5、結(jié)論、結(jié)論北京北京19691969天津天津19761976上海上海19951995廣州廣州19971997數(shù)據(jù)來源: 2012年中國(guó)城市軌道交通年報(bào)數(shù)據(jù)來源: 2020年年1000km527km數(shù)據(jù)來源: 北京地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化與節(jié)能研究課題研究報(bào)告(2011)如何實(shí)現(xiàn)地鐵系統(tǒng)的節(jié)能減排？

2、如何實(shí)現(xiàn)地鐵系統(tǒng)的節(jié)能減排？自控自控16%列車列車53%1 1、地鐵發(fā)展現(xiàn)狀及問題、地鐵發(fā)展現(xiàn)狀及問題2 2、如何高效利用地鐵活塞效應(yīng)、如何高效利用地鐵活塞效應(yīng)3 3、CFDCFD動(dòng)網(wǎng)格分析方法動(dòng)網(wǎng)格分析方法4 4、計(jì)算結(jié)果分析、計(jì)算結(jié)果分析5 5、結(jié)論、結(jié)論進(jìn)站端活塞風(fēng)井出站端活塞風(fēng)井 地鐵車站及區(qū)間隧道決定著地鐵活塞效應(yīng)引起的區(qū)間隧道及車站內(nèi)的半高安全門全高安全門屏蔽門無站臺(tái)門 理論分析實(shí)驗(yàn)測(cè)試雙活塞風(fēng)井模式雙活塞風(fēng)井模式單活塞風(fēng)井模式單活塞風(fēng)井模式活塞風(fēng)井在出站端活塞風(fēng)井在出站端活塞風(fēng)井在進(jìn)站端活塞風(fēng)井在進(jìn)站端進(jìn)站端活塞風(fēng)井進(jìn)站端活塞風(fēng)井活塞風(fēng)井排風(fēng)率活塞風(fēng)井排風(fēng)率1 1活塞風(fēng)井排風(fēng)量活

3、塞風(fēng)井排風(fēng)量+地面出入口排風(fēng)量地面出入口進(jìn)風(fēng)率地面出入口進(jìn)風(fēng)率2 2地面出入口進(jìn)風(fēng)量活塞風(fēng)井進(jìn)風(fēng)量+地面出入口進(jìn)風(fēng)量= =如何如何定量確定進(jìn)、排風(fēng)量定量確定進(jìn)、排風(fēng)量？1 1、地鐵發(fā)展現(xiàn)狀及問題、地鐵發(fā)展現(xiàn)狀及問題2 2、如何高效利用地鐵活塞效應(yīng)、如何高效利用地鐵活塞效應(yīng)3 3、CFDCFD動(dòng)網(wǎng)格分析方法動(dòng)網(wǎng)格分析方法4 4、計(jì)算結(jié)果分析、計(jì)算結(jié)果分析5 5、結(jié)論、結(jié)論列車運(yùn)行速度列車運(yùn)行速度CFDCFD動(dòng)網(wǎng)格模型動(dòng)網(wǎng)格模型三維復(fù)雜流動(dòng)三維復(fù)雜流動(dòng)列車運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致流場(chǎng)形狀隨時(shí)間改變列車運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致流場(chǎng)形狀隨時(shí)間改變列車運(yùn)動(dòng)速度變化列車運(yùn)動(dòng)速度變化一維模擬軟件（一維模擬軟件（SESSES）靜網(wǎng)格靜網(wǎng)格F

4、luent 動(dòng)網(wǎng)格模型動(dòng)網(wǎng)格模型可以用來模擬動(dòng)網(wǎng)格模型可以用來模擬的問題。例如的問題。例如內(nèi)燃機(jī)、閥門、彈體投放和火箭發(fā)射都內(nèi)燃機(jī)、閥門、彈體投放和火箭發(fā)射都是包含有運(yùn)動(dòng)部件的例子。是包含有運(yùn)動(dòng)部件的例子。邊界的運(yùn)動(dòng)形式可以是邊界的運(yùn)動(dòng)形式可以是即可以在計(jì)算前指定其速度或角速即可以在計(jì)算前指定其速度或角速度度。列車運(yùn)行速度列車運(yùn)行速度(1) 速度向量移動(dòng)網(wǎng)格的網(wǎng)格速度時(shí)間導(dǎo)數(shù)項(xiàng),可用一階向后差分格式寫成:(2)n和n+1代表不同的時(shí)間層彈簧光滑模式(spring-based smoothing)局部重畫模式(remeshing) 適用于與運(yùn)動(dòng)邊界相鄰的網(wǎng)格為結(jié)構(gòu)型網(wǎng)格的模型，網(wǎng)格更新時(shí)的合并因

5、子與分割因子可分別設(shè)置。1200m140m736m雍和宮站雍和宮站鼓樓大街站鼓樓大街站雙、單活塞風(fēng)井模式哪種好？雙、單活塞風(fēng)井模式哪種好？活塞風(fēng)井距離站臺(tái)端多少合適？活塞風(fēng)井距離站臺(tái)端多少合適？區(qū)間隧道長(zhǎng)度變化對(duì)活塞效應(yīng)區(qū)間隧道長(zhǎng)度變化對(duì)活塞效應(yīng) 的影響？的影響？算算例例1算算例例3算算例例250m100m 以安定門車站及相連區(qū)間隧道為原型 區(qū)間隧道動(dòng)網(wǎng)格， 車站及風(fēng)井靜網(wǎng)格 總網(wǎng)格數(shù)為2100,000個(gè) PISO算法 標(biāo)準(zhǔn)k- 湍流模型B B口風(fēng)速計(jì)算值與實(shí)測(cè)值對(duì)比口風(fēng)速計(jì)算值與實(shí)測(cè)值對(duì)比020406080100120140160180-8-6-4-20246實(shí)測(cè)值實(shí)測(cè)值96s列車到站B通

6、道風(fēng) 速 (m/s)時(shí) 間（ s）126s列車離站計(jì)算值計(jì)算值1 1、地鐵發(fā)展現(xiàn)狀及問題、地鐵發(fā)展現(xiàn)狀及問題2 2、如何高效利用地鐵活塞效應(yīng)、如何高效利用地鐵活塞效應(yīng)3 3、CFDCFD動(dòng)網(wǎng)格分析方法動(dòng)網(wǎng)格分析方法4 4、計(jì)算結(jié)果分析、計(jì)算結(jié)果分析5 5、結(jié)論、結(jié)論下行線列車下行線列車上行線列車上行線列車0500100015002000-300-200-1000100200300壓力(Pa)下行線列車行程(m) 下行線 上行線050100150200250-40-30-20-10010203040tgtftetdtbtc A口 B口 A井 B井 C井 D井ta列車駛離車站列車駛停泊車站列車駛向

7、車站時(shí) 間 (s)壓力(Pa)tatbtctdtetftg列車運(yùn)行速度列車運(yùn)行速度tatbtctdtetftg列車運(yùn)行速度列車運(yùn)行速度050100150200250-5-4-3-2-10123456 A口 B口 A井 B井 C井 D井列車駛停泊車站列車駛向車站列車駛離車站時(shí) 間(s)速度(m/s)tgtftetdtbtctatatbtctdtf列車運(yùn)行速度列車運(yùn)行速度050100150200250-30-20-10010203040 A口 B口 A井 B井列車駛停泊車站列車駛向車站列車駛離車站時(shí) 間(s)壓力(Pa)tftdtbtctatatbtctdtf列車運(yùn)行速度列車運(yùn)行速度0501001

8、50200250-5-4-3-2-10123456 A口 B口 A井 B井列車駛停泊車站列車駛向車站列車駛離車站速度(m/s)時(shí) 間(s)tftdtbtcta活塞風(fēng)井排風(fēng)率活塞風(fēng)井排風(fēng)率1 1:活塞風(fēng)井排風(fēng)率活塞風(fēng)井排風(fēng)率1 1:列車進(jìn)站列車進(jìn)站（排風(fēng)）（排風(fēng)）雙活塞風(fēng)井設(shè)置模式雙活塞風(fēng)井設(shè)置模式單活塞風(fēng)井設(shè)置模式單活塞風(fēng)井設(shè)置模式總排風(fēng)量：總排風(fēng)量：總排風(fēng)量：總排風(fēng)量：列車離站列車離站（進(jìn)風(fēng)）（進(jìn)風(fēng)）地面出入口進(jìn)風(fēng)率地面出入口進(jìn)風(fēng)率2 2:地面出入口進(jìn)風(fēng)率地面出入口進(jìn)風(fēng)率2 2:雙活塞風(fēng)井設(shè)置模式雙活塞風(fēng)井設(shè)置模式單活塞風(fēng)井設(shè)置模式單活塞風(fēng)井設(shè)置模式總進(jìn)風(fēng)量：總進(jìn)風(fēng)量：總進(jìn)風(fēng)量：總進(jìn)風(fēng)量：列

9、車進(jìn)站列車進(jìn)站（排風(fēng)）（排風(fēng)）活塞風(fēng)井排風(fēng)率活塞風(fēng)井排風(fēng)率1 1:活塞風(fēng)井排風(fēng)率活塞風(fēng)井排風(fēng)率1 1:活塞風(fēng)井距離站臺(tái)活塞風(fēng)井距離站臺(tái)50m活塞風(fēng)井距離站臺(tái)活塞風(fēng)井距離站臺(tái)100m總排風(fēng)量：總排風(fēng)量：總排風(fēng)量：總排風(fēng)量：地面出入口進(jìn)風(fēng)率地面出入口進(jìn)風(fēng)率2 2:地面出入口進(jìn)風(fēng)率地面出入口進(jìn)風(fēng)率2 2:列車離站列車離站（進(jìn)風(fēng)）（進(jìn)風(fēng)）活塞風(fēng)井距離站臺(tái)活塞風(fēng)井距離站臺(tái)50m活塞風(fēng)井距離站臺(tái)活塞風(fēng)井距離站臺(tái)100m總進(jìn)風(fēng)量：總進(jìn)風(fēng)量：總進(jìn)風(fēng)量：總進(jìn)風(fēng)量：1200m736m0500100015002000-300-200-1000100200300壓力(Pa)下行線列車行程(m) 下行線 上行線21.7

10、%21.7%16.1%16.1%區(qū)間隧道長(zhǎng)度越長(zhǎng)，區(qū)間隧道長(zhǎng)度越長(zhǎng)，活塞風(fēng)井的排風(fēng)率減小?；钊L(fēng)井的排風(fēng)率減小。列車進(jìn)站列車進(jìn)站（排風(fēng)）（排風(fēng)）排風(fēng)量：排風(fēng)量：排風(fēng)量：排風(fēng)量：1 1、地鐵發(fā)展現(xiàn)狀及問題、地鐵發(fā)展現(xiàn)狀及問題2 2、如何高效利用地鐵活塞效應(yīng)、如何高效利用地鐵活塞效應(yīng)3 3、CFDCFD動(dòng)網(wǎng)格分析方法動(dòng)網(wǎng)格分析方法4 4、計(jì)算結(jié)果分析、計(jì)算結(jié)果分析5 5、結(jié)論、結(jié)論 列車進(jìn)站列車進(jìn)站過程中過程中，單、雙單、雙活塞風(fēng)井的排風(fēng)率活塞風(fēng)井的排風(fēng)率1 1 相差相差不大不大；列車離站列車離站過程中過程中，單活塞風(fēng)井地面出入口通道的，單活塞風(fēng)井地面出入口通道的可引入更可引入更多室外風(fēng)量，地面出入口多室外風(fēng)量，地面出入口進(jìn)風(fēng)率進(jìn)風(fēng)率2 2 是雙活塞風(fēng)井的是雙活塞風(fēng)井的2 2倍倍（51.8%51.8%），），單活塞風(fēng)井模式單活塞風(fēng)井模式更優(yōu)！更優(yōu)！ 單活塞風(fēng)井模式下，活塞風(fēng)井單活塞風(fēng)井模式下，活塞風(fēng)井距離距離站臺(tái)站臺(tái)進(jìn)站端進(jìn)站端的間距的間距增大增大時(shí)（時(shí)（50m50m、100m 100m ），），活塞風(fēng)井的排風(fēng)率活塞風(fēng)井的排風(fēng)率1 1增加增加（56.8%62.7%56.8%62.7%），地面出入口的進(jìn)風(fēng)率，地面出入口的進(jìn)風(fēng)率2 2 也也增加增加（51.8%57.7%51.8%57.7%），），適當(dāng)加大距離有利！適當(dāng)加大距離有利！ 地鐵