双竖井铁路隧道活塞风非定常流动理论计算研究

针对既有竖井影响下活塞风理论计算研究的不足，基于连续性方程和伯努利方程建立双竖井铁路隧道活塞风非定常流动理论计算模型；将列车在双竖井铁路隧道中行驶的全过程分为4个阶段，分别推导各阶段隧道内活塞风非定常流动的理论计算式；通过模型试验和数值模拟2种方法，验证理论计算式的可靠性并进行修正。结果表明：随着列车与竖井相对位置的变化，隧道内与竖井内的风流关系呈动态变化，若按固定值计算会引起较大误差，而采用数值模拟方法可实现风流动态关系式的反推，达到修正理论计算式的目的；修正后的理论计算式精度较高，总体误差低于10%，适用列车速度范围为0～360 km·h-1；该理论计算式不仅可计算结构类似的铁路或地铁隧道活塞风速，还可推广应用于单竖井或多竖井（3个及以上）隧道。     

基于动态网格技术和离散相模型的地铁隧道活塞风特性及通风竖井井口污染物扩散研究

利用动态网格技术和DPM(离散相模型)技术,并使用控制变量法分析了地铁列车行车速度、阻塞比、通风竖井数量等因素对隧道内活塞风速度场分布规律的影响,以及不同竖井数量下井口释放污染物的扩散规律.结果 表明:隧道内活塞风速度场的分布情况及通风房间内污染物的衰减规律与试验数据基本一致;竖井风量和行车速度、阻塞比成正比,而与竖井数量无明显关系;活塞风速与行车速度、阻塞比成正比,而与竖井数量亦无明显关系;当井口释放污染物时竖井的数量越多,隧道内的污染越严重.     

地铁隧道活塞风的简化计算

地铁列车在隧道内运行时,会产生活塞风,这种空气流动主要沿隧道轴线方向,可视为一维不可压缩流动.通过对地铁单线无竖井隧道的空气动力学特性进行一维理论分析,初步得到了活塞风量和风压的简化计算方法.研究表明,隧道内活塞风速与列车速度成正比,活塞风压与列车速度的平方成正比,可将列车等效为风机,采用“等效风机”特性曲线方程和隧道阻力特性方程共同来确定活塞风量,并且可以将该方法应用到有竖井的单线隧道中.该简化计算方法的提出,为隧道内活塞效应的研究建立了理论基础.     

无竖井单线隧道活塞风影响因素分析

采用非恒定流活塞风计算理论,按列车行驶在单线无竖井隧道中的不同位置,分四种情况(列车部分进入隧道,列车全部进入隧道,列车部分驶出隧道,列车全部驶出隧道后活塞风的衰减过程)建立了简化的活塞风分析数学模型.在此基础上,通过MATLAB软件进行数值求解,得到列车经过某区间隧道时的活塞风速度变化情况.分析了列车运行速度、列车长度、列车对隧道的阻塞比以及区间隧道长度对活塞风的影响.本方法可以作为列车以不同速度行驶在各种单线、无竖井隧道内活塞风速度的试用计算工具.     

隧道活塞风模型试验研究

随着长及特长单线铁路隧道的大量修建,利用活塞风改善隧道内空气质量,降低隧道通风能耗已成为可能。国内外对于隧道压力波和隧道内列车空气阻力问题进行了较多研究,但对隧道活塞风全面系统性的研究较少。为此,根据相似原理,考虑模型的变态,采用全模型试验方法设计搭建隧道活塞风模型试验台,用于活塞风风速的测试。将试验值与理论计算值、原型转换试验值与理论计算值进行比较,结果表明活塞风速度的符合度较好。由此,取线性比尺为60,以水为工作介质的模型试验用于隧道活塞风研究是可行的。     

活塞风作用下地铁车站站厅火灾烟气流动特性的数值模拟研究

以开敞式地铁车站为例,将列车、隧道、站厅层和站台层均简化为长方体并建立车站三维模型;利用流体动力学软件Fluent,采用压力基求解器和SIMPLIC算法,研究活塞风作用下站厅火灾的烟气流动特性,并分析增设迂回风道和竖井对于削弱活塞风影响的效果.结果表明:站厅层空气流场结构在活塞风的作用下将会发生复杂的变化;站厅火灾发生后,在机械排烟、热浮力以及活塞风的共同作用下,站厅烟气分层现象遭到破坏;各楼梯口处气流速率变化剧烈,气流方向多次改变,并导致站厅层烟气被吸入站台层;增设迂回风道和竖井能够有效地削弱活塞风对起火站厅层烟气分层现象的破坏,延缓烟气侵入站台层的时间,减少侵入站台层的烟气量.     

莞惠城际铁路隧道通风系统性能研究

针对莞惠城际铁路松山湖隧道的通风初步设计方案,建立隧道通风系统的网络模型,并对该隧道通风系统进行一维数值模拟计算分析。研究了取消车站轨道排热系统的可行性,得出取消车站轨道排热系统前后隧道内热环境都能满足设计要求,轨道排热系统的取消不但可以缩短工程周期,还能节省初投资和风机运行能耗;针对正常运行时部分活塞风井内风速超过工程限制,从而影响系统安全的情况,提出采用在活塞风道内增加局部阻力的措施,可使最高风速降到工程允许的范围内,系统的安全性提高。     

铁路隧道列车活塞风的理论研究与计算方法的探讨

随着我国铁路建设的快速发展,隧道列车活塞风的确定具有重要意义.本文从运动列车与隧道气流的功能转换出发,以列车作用段作为活塞风压源,利用流体力学的基本原理、基本方程和湍流半经验理论,分析、探讨了活塞风压力产生的机理,构成类别和列车、隧道长度及表面粗糙特性、阻塞比、行车速度等作用条件对活塞风的影响,提出活塞风压力和活塞风速度的计算方法.以实车的隧道空气动力学试验资料为参照进行对比计算,计算活塞风速度与实测结果较好符合.通过不同隧道长度、不同阻塞比和不同行车速度的系列组合计算,进行无量纲工况的综合分析,得出活塞风变化的一般特性.活塞风的计算方法和特性为活塞风的充分利用提供了重要依据.     

青岛地铁2号线过海隧道通风及防排烟设计初步方案

采用理论分析的方法对青岛地铁2号线过海长大隧道的各种工况进行分析,提出通风及防排烟设计的初步方案。方案中指出正常工况下以活塞风及机械风相结合的方式进行通风;对本区间阻塞、火灾工况进行分析提出事故工况下区间隧道通风合理的气流组织策略,并通过服务隧道来进行人员的疏散;同时对疏散撤离用的服务隧道进行了正压送风的研究。     

广州地铁6号线的隧道通风设计

广州地铁6号线穿越老城区,因此隧道通风设计的控制因素较多.通过简化和输入合理的边界条件和参数,运用SES程序对该线路进行计算,针对隧道内温度和风量进行分析.指出在现有配置隧道通风系统的情况下,深埋隧道内近、远期的全线温度满足要求;单端设置活塞风井的"活塞效应"作用较大,隧道区间换气量达到《地铁设计规范》规定,且增设消声器对活塞风道的作用影响不大,设计优化、合理.     

单洞单线隧道平导救援站防灾通风优化研究

研究目的:紧急救援站防灾通风系统设计是特长铁路隧道防灾系统设计的一个关键问题,合理优化的防灾通风系统直接关系着灾害时人员的安全疏散。本文采用网络通风计算方法,主要对单洞单线隧道平导救援站内防灾通风系统进行优化研究,并考虑自然风对紧急救援站风流分布的影响,从而确定合理的防灾通风系统。研究结论:(1)提出了一种适用于平导救援站的优化防灾通风系统方案;(2)探明了自然风对紧急救援站联络横通道内风速分布的影响规律,建议对隧道内自然风进行长期监测,并在紧急救援站两端增加布置一定数量的射流风机;(3)该研究结果可对特长铁路隧道防灾救援系统的设计提供指导。     

V形坡铁路隧道火灾模式下烟气流动分布特性研究

以宝(鸡)兰(州)客运专线渭河特长隧道为例,对"V"字线形隧道火灾模式下烟气流动特性和分布特征进行三维数值模拟研究,对含竖井区段进行计算模拟,分析火灾烟气在隧道内的流动特性和分布特征。通过对不同火源位置、不同纵向通风形式和不同横通道通风状态下火灾工况的模拟计算,分析纵向通风对火灾烟气流动、横断面烟气分布、拱顶中心和一人高处温度分布的影响,得出温度控制的可用安全疏散时间曲线。当救援通道位于火灾上风区时,为避免高温烟气回流,应保证有≥1.0 m/s的纵向通风;当救援通道位于火灾下风区时,为确保疏散人员安全,应改变纵向通风方向,使救援通道处于上风区。     

活塞风对地铁车站站台滑动门风压的影响

基于有限体积法建立了地铁车站三维静态数值计算模型,对列车阻塞隧道时站台滑动门所受的活塞风压进行了计算研究;分别对单、双两种活塞通风条件下,不同活塞风速、阻塞比、滑动门位置对滑动门所受风压的变化规律进行了分析。结果表明,双活塞通风能够有效减弱活塞风对滑动门的风压;单活塞通风条件下,滑动门在最不利位置时,需克服的最大风压约为230 Pa。     

地铁阻塞通风的数值模拟

提出了模拟地铁通风的数学模型，采用一维不可压缩非定常流动模型的有限差分法发展和完善了地铁空气流动的数值计算方法，在流动模型中，考虑了空气与列闭隧道壁之间的摩擦。隧道横断面变化，隧道与竖井接口等变化，并对地铁内热源进行了分析，如列车运行产热，照明及辅助设备产热，人员散热等。对实际工程中最不利阻塞工况通风方案进行了模拟与分析，提出了最恶劣阻塞情况下保证空调冷凝器正常工作的通风措施和机械通风的合理配置，研究成果为地铁环控设计与研究提供了可靠的理论依据和有力的工具。     

特长公路隧道火灾烟囱效应计算方法研究

以特长公路隧道为背景,考虑隧道两洞口环境条件不同的特点,对特长隧道由于单向长大纵坡及竖井产生的、导致火灾烟雾扩散的"烟囱效应"进行研究。在考虑围岩热影响的情况下,结合网络图论,网络通风理论,建立隧道自然风压的计算模型。依据自然风压的结果,结合火灾工况的场模拟方法,提出分析特长隧道烟囱效应的计算方法。     

青天寺特长隧道防灾通风方案研究

结合青天寺特长隧道防灾救援具有多个进、出口通风的特点,设置紧急救援站,运用网络通风理论,建立隧道复杂通风系统的计算模型;通过对设置送风(排烟)斜井或竖井等方案计算分析,并综合考虑工程投资及运营管理,得出较优方案,并结合3号斜井设置了排烟斜井防灾救援方案。     

基于隧道新风量需求的活塞风井方案特性研究

以某市域铁路工程为例,通过采用一维数值模拟方法建立模型,对该工程中某一独立地下站设置单、双活塞风井不同方案时的地下区间隧道有效新风量进行分析与研究,在进行隧道新风量模拟计算结果判定与数据拟合的同时,也对影响区间隧道新风量的相关主要因素进行分析研究,主要结论:不同的单、双活塞风井设计方案辅以车站排热通风系统,均可满足隧道新风量需求;轨行区机械排热系统的风量与相应的隧道新风量之间存在线性拟合关系,拟合曲线与隧道新风需求线的交点即为排热风机变频通风量的临界点,对运营模式具有指导意义。     

竖井对高速铁路隧道列车风的影响研究

根据三维不可压缩Navier-Stokes方程和标准k-ε湍流模型,以带有竖井的高速铁路隧道为研究对象,建立隧道-竖井-列车-空气三维数值模型,列车运行速度为350 km/h,研究高速铁路隧道竖井交叉结构段列车风的时程变化规律和空间分布特点,分析竖井面积、长度和交叉角度对列车风的作用效果,判定高速铁路单、双线隧道交叉结构段列车风最不利情况。研究结果表明:隧道线路上方典型位置处纵向列车风速度峰值分别是横向列车风和竖向列车风的4.4倍和2.6倍;列车车头经过隧道交叉结构段时,该位置纵向列车风形成涡流,单线隧道处其速度超过20 m/s;竖井会造成隧道交叉段45 m范围内的列车风速度大于一般结构段;高速列车经过单、双线隧道交叉结构段时,典型位置处纵向列车风的速度最大值分别为20.16和18.20 m/s。     

乌鞘岭隧道1号通风竖井设计与施工

介绍乌鞘岭隧道1号通风竖井的设计、施工与作用,竖井是长大隧道的重要配套工程,竖井完成后,正洞形成竖井负压通风方式,对解决正在施工的正洞通风困难意义重大。     

重庆轨道交通6号线一期工程深埋隧道活塞通风设计分析

以重庆轨道交通6号线一期工程深埋的一段地下区间和车站为研究对象,其线路和车站埋深均在50 m以上。而目前国内地铁线路埋深多为30 m以下,多个车站连续埋深大于50 m的长区段较少见,由于其活塞风道长,阻力大,对于活塞通风效果能否满足规范要求,国内缺少类似工程可供借鉴的资料。由于工程中地面风亭设置难度大,深埋风井投资大以及长风井活塞效应减弱等因素,仅增加活塞风井并不是解决问题的最好方案,因此,设计应该在满足活塞通风效果的前提下,尽量优化通风配置,减少土建投资和规划协调的难度。对此段隧道的通风配置进行分析研究,通过模拟计算,分析活塞通风的效果,验证通风配置的合理性。