地鐵車站通風(fēng)與火災(zāi)三維數(shù)值模擬研究.pdf

1、地鐵車站是地鐵建設(shè)中投資巨大的重要環(huán)節(jié)，也是乘客大量集散的地方，其內(nèi)部的氣流組織、溫度分布對人體舒適和環(huán)控能耗的影響尤其重要。根據(jù)地鐵車站內(nèi)低雷諾數(shù)湍流流動(dòng)的特點(diǎn)，以Navier-Stokes方程為基礎(chǔ)，引入了重正化群雙方程k-ε湍流模型，通過重正化群變換，得到了湍動(dòng)能方程和湍動(dòng)能耗散方程以及湍流模型系數(shù)，建立了適用于求解地鐵車站湍流流場的計(jì)算流體力學(xué)模型。針對地鐵車站結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點(diǎn)，使用Delaunay三角形化方法，對模型進(jìn)行了非結(jié)構(gòu)

2、化網(wǎng)格劃分。通過對時(shí)間和空間差分格式的選取、源項(xiàng)及邊界條件的處理，在非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格上對流場控制方程進(jìn)行了離散。針對非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格上迭代收斂速度會(huì)逐漸減慢的特點(diǎn)，引入了多重網(wǎng)格求解技術(shù)，采用了其中效率較高的代數(shù)多重網(wǎng)格方法對離散方程進(jìn)行求解。在上述研究的基礎(chǔ)之上，分別使用標(biāo)準(zhǔn)k-ε兩方程湍流模型和RNGk-ε兩方程湍流模型對自然對流、強(qiáng)制對流以及混合對流這三種典型的室內(nèi)流動(dòng)進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算，并與文獻(xiàn)中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對比，兩種模型的計(jì)算結(jié)果都與

3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合良好，在個(gè)別指標(biāo)上，RNGk-ε湍流模型的計(jì)算結(jié)果要優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型。由于缺乏地鐵火災(zāi)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，選取了一個(gè)比較經(jīng)典的隧道火災(zāi)實(shí)驗(yàn)對RNGk-ε湍流模型進(jìn)行了驗(yàn)證，計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合良好，表明本文的思路是正確的，研究方法是可行的。 利用上述計(jì)算方法，對擬建中的成都地鐵一號線上的火車北站地鐵站環(huán)控系統(tǒng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，對正常運(yùn)營下的候車工況、列車進(jìn)站、列車停站以及事故運(yùn)營中的阻塞工況進(jìn)行了系統(tǒng)、詳細(xì)的數(shù)值計(jì)算研

4、究，分析了站臺上溫度和氣流速度的變化情況；對地鐵車站環(huán)控系統(tǒng)常用的四種氣流組織方案：站臺中間回/排風(fēng)方案、站臺下排風(fēng)方案、車行頂?shù)琅棚L(fēng)方案以及混合回/排風(fēng)方案進(jìn)行了數(shù)值模擬，并就溫度場、氣流速度場和空氣齡這三個(gè)指標(biāo)對四種方案進(jìn)行了對比和分析，針對四種方案下站臺候車廳內(nèi)溫度均不同程度的超標(biāo)現(xiàn)象，對能夠大幅改善候車環(huán)境的屏蔽門方案進(jìn)行了模擬和分析。 針對列車頭部、中部和尾部三種不同位置發(fā)生火災(zāi)的情況，對全排風(fēng)通風(fēng)模式和推挽式通風(fēng)模式