站台活塞风与空调送风射流耦合的机理补充研究及应用
VIP免费
摘 要
对于无屏蔽门的地铁站台，列车进站和出站过程中，因列车运行正压和负压
作用形成的站台活塞风与车站空调送风射流的动态耦合是地铁车站气流组织的典
型特性。动态站台活塞风与送风射流耦合规律的研究内容已立项了国家自然科学
基金项目。而在已有的研究成果中，站台活塞风的理论建模只针对列车进站过程，
对于列车出站负压作用下站台活塞风速度场的形成规律尚属空白。本文则重点建
立了列车出站工况下站台活塞风速度场的理论模型，并通过现场实测和数值模拟
方法进行验证完善；同时编制软件将上述国家自然科学基金全部理论研究成果转
化为实际地铁设计运营可参考的便捷的计算数据；论文依据站台活塞风在车站不
同区域分布特点将站台分为典型三个区域，从满足人体动态热舒适性的角度，利
用软件给出三个区域送风温度和送风速度的参考范围。
论文重点在于对无屏蔽门系统列车离站过程中负压作用下站台活塞风速度分
布进行理论建模。首先，基于二维吸风口速度分布模型，研究隧道口在受到隧道
壁面与站台壁面限制的情况下，站台活塞风风速的分布情况。根据列车离站车况
下，站台活塞风受影响的强弱程度，将站台分为受影响显著区域和受影响一般区
域，并得到两区域边界的计算式。通过理论公式的计算，分析几个不同参数的变
化对站台活塞风速的影响 v=v(x,y,B,F,u0)，发现：隧道宽度每增加 0.1m，站台活塞
风速度最大值增大约 0.15m/s；当站台宽度到 12m 时，站台宽度的增加对测点的活
塞风速度最大值基本没有影响；列车最大运行速度每增加 2m/s，站台活塞风最大
值增大 0.3m/s；列车加速度的增大，不影响站台活塞风的最大速度，只影响列车
在隧道运行完整工况对站台影响时间的长短。
其次，选取地铁二号线北新泾站进行现场实测，分别在列车离站状态站台活
塞风模型受影响的显著区域选取三十个测点，在一般区域的六个截面选取九个测
点，将实际测试的数据结果和理论计算结果作对比偏差分析，验证测试结果与理
论计算结果的吻合性，通过简化物理模型，数值模拟了在隧道口不同抽吸速度作
用下，站台活塞风速度场和压力场分布，验证理论模型的准确性以及分区概念的
合理性。
形成完整的列车进出站站台活塞风计算理论和列车进出站周期内耦合射流相
关参数计算，根据该计算结果分析列车进出站周期内，站台耦合射流的变化情况，
以及耦合射流作用下，人员停留典型高度的热舒适性情况，通过 VB 编程，形成一
套完整简洁的计算工具，通过 Labview 的模拟数据传递过程，完成计算数据结果
在前面板的同步演示，动态直观的观察耦合射流的速度及温度变化情况。
最后将站台合理分区，列车进站状态下站台活塞风起始段为 A区，站台活塞
风发展段为 B区，列车离站站台活塞风受影响显著区域为 C区。结合不同工况下
耦合射流轨迹、人体吹风满意度 PD 值以及人体热舒适性指标 RWI 在列车进出站
过程中的变化情况，合理分析变化过程，结合实际地铁站台设计要求，给出合理
的建议，以 PD、RWI 为主要满足条件，耦合射流最大偏转角度为参考条件，对于
站台的不同区域，A区域送风温度 28℃~30℃，送风速度 6m/s；B区域送风温度
30℃~32℃，送风速度 6m/s~8m/s；C区域送风温度 30℃~32℃，送风速度 6m/s。
关键词：列车离站站台活塞风 隧道口负压抽吸模型 现场实测 VB 编
程 Labview 模拟数据传递
ABSTRACT
In the subway environment system without platform shield doors, the piston wind
has a significant impact on the air distribution of the platform; during the train out
situation, the negative pressure is formed at the tunnel export and plays suction roles to
the platform; the research about piston wind coupled with air jet is a national natural
science foundation project. The results are all based the trains-in status, there’s still no
research about the trains-out status. This paper focus on the trains-out status, so we
aimed at the modeling of the platform air distribution with the suction roles from the
tunnel export, with this model we put the platform into three area, then we combine the
isothermal coupling and non-isothermal coupling model, so we can calculate the
platform air distribution at any situation. Then with the calculation results we can
research then comfort of the passengers during the train in and train out situation, and
give some Eerrgy-economizing Suggestions.
This paper focussd on the modeling of the negative pressure suction roles during
the train out situation in the non-platform screen system, with the research methods of
theoretical modeling and field measurement. First of all, it’s the first time we introduced
this model, we introduce the suction roles of the tunnel export to the platform with
limitation of tunnel wall and platform wall, and take the platform into two parts(the
affected part and the normal part), then determine the dividing line of the two parts and
analysis the influence factors of the platform velocity v=v(x,y,B,F,u0), we found that the
the platform velocity increase 0.15m/s while the tunnel width increase 1meter; when the
platform width increase to more than 12m, it’ll have much less affect on the platform
velocity; the maxmum velocity of train increase 2m/s while the platform velocity
increase 0.3m/s; the acceleration of the train has less affect to the maximum velocity of
the platform, but do affect its influence time to the platform.
Second, we choose an appropriate platform to have a field measurement(the Bei
xinjing station in metrol line two in ShangHai), we arranged thirty measuring points in
the affctted part and six measuring sections in the general part, then make comparative
analysis between the theoretical value and test value and have an error analysis. And
verify the accuracy of the modeling.
Third,using the VB programming, we got a software with simple interface, we can
calculate the parameter of the coupled jet and establish a database. And with the
Labview programm, we had a dynamic display of the calculation results.
Last, Solve the Trajectory, draught rating and percentage of dissatisfied during the
train in and trainout situation , give some advice to make a comfortable platform and
make full use of the air supply and save energy.
Key Word: Platform piston wind, Suction model of the train-out
export, Field measurement, VB programming, Labview simulation
目 录
中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪 论 ........................................................................................................... 1
1.1 研究背景 ........................................................................................................ 1
1.1.1 地铁发展现状 ....................................................................................... 1
1.1.2 活塞风对车站环境的影响 ................................................................... 2
1.2 国内外研究现状 ............................................................................................ 3
1.2.1 隧道活塞风特性的研究现状 ............................................................... 3
1.2.2 隧道活塞风对站台环境影响的研究现状 ........................................... 3
1.2.3 地铁站台过渡区域舒适性的研究现状 ................................................. 5
1.3 论文主要研究内容及意义 ............................................................................ 6
第二章 列车离站过程站台活塞风风速理论建模 ................................................. 8
2.1 列车离站过程的主要特性分析 .................................................................. 8
2.2 列车离站工况站台活塞风理论模型建立 .................................................... 8
2.2.1 受负压影响显著区域站台活塞风速度求解 ......................................... 8
2.2.2 受负压影响一般区域站台活塞风速度求解 ....................................... 14
2.3 列车离站模型解析式求解 .......................................................................... 15
2.4 列车离站状态站台活塞风影响因素分析 .................................................. 16
2.5 本章小结 ...................................................................................................... 18
第三章 列车离站状态地铁站台活塞风速度场的现场实测与数值模拟 ........... 20
3.1 现场测试目的 .............................................................................................. 20
3.2 实测方案 ...................................................................................................... 20
3.2.1 测试对象 ............................................................................................... 20
3.2.2 测试工况要求 ....................................................................................... 20
3.2.3 测点选取及测试方法 ........................................................................... 21
3.3 离站状态下站台活塞风速度的理论值与实测结果对比 .......................... 25
3.3.1 受影响显著区域典型点活塞风速度理论与实测对比分析 ............... 25
3.3.2 受影响一般区域典型截面实测数据分析 ........................................... 29
3.4 CFD 数值模拟 .............................................................................................. 30
3.4.1 物理模型的建立和网格划分 ............................................................... 30
3.4.2 模拟结果及分析 ................................................................................... 31
3.5 本章小结 ...................................................................................................... 33
第四章 两股射流耦合计算软件开发及结果动态显示 ....................................... 34
4.1 软件开发的意义与设计思路 ...................................................................... 34
4.1.1 软件设计思路 ....................................................................................... 34
4.1.2 软件开发工具 ....................................................................................... 35
4.1.3 软件可实现功能 ................................................................................... 36
4.2 数学模型求解方程概述 .............................................................................. 36
4.3 程序计算流程图及程序框图 ...................................................................... 42
4.3.1 VB 程序计算过程及流程图 .................................................................. 42
4.3.2 VB 程序界面 .......................................................................................... 46
4.3.3 Labview 程序框图 ................................................................................. 47
4.4 程序编译 ....................................................................................................... 48
4.5 软件输出结果展示 ....................................................................................... 50
第五章 基于站台环境舒适性需求分析的软件应用 ........................................... 56
5.1 站台分区概念的提出 ................................................................................... 56
5.2 列车进出站过程中典型点耦合射流轨迹变化 ........................................... 57
5.2.1 不同喷口送风温度耦合射流轨迹线 ................................................... 58
5.2.2 不同喷口送风速度耦合射流轨迹线 ................................................... 60
5.3 列车进出站过程中典型点 PD 指标变化 ................................................... 62
5.3.1 不同喷口送风温度 PD 指标对比 ........................................................ 62
5.3.2 不同喷口送风速度 PD 指标对比 ........................................................ 63
5.4 列车进出站过程中典型点 RWI 指标变化 ................................................. 64
5.4.1 不同喷口送风温度 RWI 值对比 .......................................................... 65
5.4.2 不同喷口送风速度 RWI 值对比 .......................................................... 66
5.5 本章小结 ...................................................................................................... 68
第六章 结论与展望 ............................................................................................... 69
6.1 主要结论 ...................................................................................................... 69
6.2 不足与展望 .................................................................................................. 70
参考文献 ................................................................................................................. 71
在读期间发表的论文和承担科研项目 ................................................................. 75
致谢 ......................................................................................................................... 76
相关推荐
作者：侯斌
分类：高等教育资料
价格：15积分
属性：80 页
大小：4.7MB
格式：PDF
时间：2025-01-09
