活塞效應與地鐵車站新風換氣

1、活塞效應與地鐵車站新風換氣活塞效應與地鐵車站新風換氣協(xié)同發(fā)展 領引未來2014 年第十九屆全國暖通空調(diào)制冷學術(shù)年會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、如何高效利用地鐵活塞效應3 3、CFDCFD動網(wǎng)格分析方法動網(wǎng)格分析方法4 4、計算結(jié)果分析、計算結(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年中國城市軌道交通年報數(shù)據(jù)來源: 2020年年1000km527km數(shù)據(jù)來源: 北京地鐵通風空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化與節(jié)能研究課題研究報告(2011)如何實現(xiàn)地鐵系統(tǒng)的節(jié)能減排？

2、如何實現(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、如何高效利用地鐵活塞效應3 3、CFDCFD動網(wǎng)格分析方法動網(wǎng)格分析方法4 4、計算結(jié)果分析、計算結(jié)果分析5 5、結(jié)論、結(jié)論進站端活塞風井出站端活塞風井 地鐵車站及區(qū)間隧道決定著地鐵活塞效應引起的區(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門 理論分析實驗測試雙活塞風井模式雙活塞風井模式單活塞風井模式單活塞風井模式活塞風井在出站端活塞風井在出站端活塞風井在進站端活塞風井在進站端進站端活塞風井進站端活塞風井活塞風井排風率活塞風井排風率1 1活塞風井排風量活

3、塞風井排風量+地面出入口排風量地面出入口進風率地面出入口進風率2 2地面出入口進風量活塞風井進風量+地面出入口進風量= =如何如何定量確定進、排風量定量確定進、排風量？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、如何高效利用地鐵活塞效應3 3、CFDCFD動網(wǎng)格分析方法動網(wǎng)格分析方法4 4、計算結(jié)果分析、計算結(jié)果分析5 5、結(jié)論、結(jié)論列車運行速度列車運行速度CFDCFD動網(wǎng)格模型動網(wǎng)格模型三維復雜流動三維復雜流動列車運動導致流場形狀隨時間改變列車運動導致流場形狀隨時間改變列車運動速度變化列車運動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 動網(wǎng)格模型動網(wǎng)格模型可以用來模擬動網(wǎng)格模型可以用來模擬的問題。例如的問題。例如內(nèi)燃機、閥門、彈體投放和火箭發(fā)射都內(nèi)燃機、閥門、彈體投放和火箭發(fā)射都是包含有運動部件的例子。是包含有運動部件的例子。邊界的運動形式可以是邊界的運動形式可以是即可以在計算前指定其速度或角速即可以在計算前指定其速度或角速度度。列車運行速度列車運行速度(1) 速度向量移動網(wǎng)格的網(wǎng)格速度時間導數(shù)項,可用一階向后差分格式寫成:(2)n和n+1代表不同的時間層彈簧光滑模式(spring-based smoothing)局部重畫模式(remeshing) 適用于與運動邊界相鄰的網(wǎng)格為結(jié)構(gòu)型網(wǎng)格的模型，網(wǎng)格更新時的合并因

5、子與分割因子可分別設置。1200m140m736m雍和宮站雍和宮站鼓樓大街站鼓樓大街站雙、單活塞風井模式哪種好？雙、單活塞風井模式哪種好？活塞風井距離站臺端多少合適？活塞風井距離站臺端多少合適？區(qū)間隧道長度變化對活塞效應區(qū)間隧道長度變化對活塞效應 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)間隧道動網(wǎng)格， 車站及風井靜網(wǎng)格 總網(wǎng)格數(shù)為2100,000個 PISO算法 標準k- 湍流模型B B口風速計算值與實測值對比口風速計算值與實測值對比020406080100120140160180-8-6-4-20246實測值實測值96s列車到站B通

6、道風 速 (m/s)時 間（ s）126s列車離站計算值計算值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、如何高效利用地鐵活塞效應3 3、CFDCFD動網(wǎng)格分析方法動網(wǎng)格分析方法4 4、計算結(jié)果分析、計算結(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 間 (s)壓力(Pa)tatbtctdtetftg列車運行速度列車運行速度tatbtctdtetftg列車運行速度列車運行速度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 間(s)速度(m/s)tgtftetdtbtctatatbtctdtf列車運行速度列車運行速度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 間(s)壓力(Pa)tftdtbtctatatbtctdtf列車運行速度列車運行速度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 間(s)tftdtbtcta活塞風井排風率活塞風井排風率1 1:活塞風井排風率活塞風井排風率1 1:列車進站列車進站（排風）（排風）雙活塞風井設置模式雙活塞風井設置模式單活塞風井設置模式單活塞風井設置模式總排風量：總排風量：總排風量：總排風量：列車離站列車離站（進風）（進風）地面出入口進風率地面出入口進風率2 2:地面出入口進風率地面出入口進風率2 2:雙活塞風井設置模式雙活塞風井設置模式單活塞風井設置模式單活塞風井設置模式總進風量：總進風量：總進風量：總進風量：列

9、車進站列車進站（排風）（排風）活塞風井排風率活塞風井排風率1 1:活塞風井排風率活塞風井排風率1 1:活塞風井距離站臺活塞風井距離站臺50m活塞風井距離站臺活塞風井距離站臺100m總排風量：總排風量：總排風量：總排風量：地面出入口進風率地面出入口進風率2 2:地面出入口進風率地面出入口進風率2 2:列車離站列車離站（進風）（進風）活塞風井距離站臺活塞風井距離站臺50m活塞風井距離站臺活塞風井距離站臺100m總進風量：總進風量：總進風量：總進風量：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)間隧道長度越長，區(qū)間隧道長度越長，活塞風井的排風率減小?；钊L井的排風率減小。列車進站列車進站（排風）（排風）排風量：排風量：排風量：排風量：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、如何高效利用地鐵活塞效應3 3、CFDCFD動網(wǎng)格分析方法動網(wǎng)格分析方法4 4、計算結(jié)果分析、計算結(jié)果分析5 5、結(jié)論、結(jié)論 列車進站列車進站過程中過程中，單、雙單、雙活塞風井的排風率活塞風井的排風率1 1 相差相差不大不大；列車離站列車離站過程中過程中，單活塞風井地面出入口通道的，單活塞風井地面出入口通道的可引入更可引入更多室外風量，地面出入口多室外風量，地面出入口進風率進風率2 2 是雙活塞風井的是雙活塞風井的2 2倍倍（51.8%51.8%），），單活塞風井模式單活塞風井模式更優(yōu)！更優(yōu)！ 單活塞風井模式下，活塞風井單活塞風井模式下，活塞風井距離距離站臺站臺進站端進站端的間距的間距增大增大時（時（50m50m、100m 100m ），），活塞風井的排風率活塞風井的排風率1 1增加增加（56.8%62.7%56.8%62.7%），地面出入口的進風率，地面出入口的進風率2 2 也也增加增加（51.8%57.7%51.8%57.7%），），適當加大距離有利！適當加大距離有利！ 地鐵