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地铁岛式站台公共区通风空调气流组织方式研究

作　者: 高彩凤
导　师: 张欢
学　校: 天津大学
专　业: 供热、供燃气、通风与空调工程
关键词: 地铁通风空调岛式站台气流组织形式 CFD模拟
分类号: U231.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 227次
引　用: 3次
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内容摘要

在全国各地地铁建设如火如荼的今天,地铁的环境控制问题受到人们前所未有的关注,早期的地铁站台仅靠通风来改变环境质量已经远远不能满足现代人的要求,于是,地铁站台采用了空调系统。然而,众所周知,地铁空调系统是一个巨大的能耗系统,如何在满足温湿度设计要求的同时,利用各种手段挖掘这一庞大系统的节能潜力,是当今所有从事地铁通风空调系统的研究者们迫在眉睫的问题。本文正是出于这一目的,从影响地铁通风空调系统环控效果的气流组织形式这一因素入手,通过改变地铁站台的气流组织形式,找到新型的既能够满足通风空调温湿度要求又能够比原有的方式更加节能的气流组织形式。本文研究了双层岛式站台公共区横向均匀送风不同气流组织形式对温度场、速度场以及能耗的影响,文中以天津地铁改扩建之后双层岛式站台下瓦房站为例进行了实测和模拟研究。主要的研究方法是将现场实测和CFD模拟相结合的方法。首先,结合实际尺寸建立物理模型,利用实测的边界条件进行现运行工况温度场和速度场的模拟计算,然后将模拟结果再和实测结果进行对比,验证模型的可靠性。最后,利用经实测验证可靠的模型,分别做了新提出的乘客区轨道区分区送风气流组织方案和原有方案在远期夏季空调期的温度场和速度场模拟。并将二者从空调效果和耗能量方面进行比较。课题的研究中得出以下结论:(1)利用CFD软件Airpak模拟实际地铁站台的温度场和速度场,模拟的结果和实验结果对比能够很好的吻合,说明该模拟方法是可靠的。(2)通过对下瓦房站现有气流组织形式远期空调季的温度场和速度场的模拟得出,现有气流组织方案已具有较好的空调效果,站厅和站台均能满足温度的设计要求。(3)对下瓦房站远期空调季分区控制气流组织方案的温度场和速度场模拟结果表明,该新型方式能够满足站台公共区温湿度需求。(4)经过对远期两种方式环控效果和能耗的对比得出,采用乘客停留区和轨道列车分区控制的气流组织形式能在满足温度场和速度场要求的前提下,在远期客流高峰时段可减少送风量26.2%,节约耗冷量40%。

全文目录

中文摘要  2-3
ABSTRACT  3-6
第一章绪论  6-22
  1.1 地铁通风空调系统的目的和意义  7-9
  1.2 地铁通风空调系统的发展简介  9-10
  1.3 气流组织形式对地铁通风空调效果的影响  10-11
  1.4 国内外地铁通风空调气流组织方面的研究状况  11-20
    1.4.1 国外地铁通风空调有关气流组织方面的研究现状  11-13
    1.4.2 我国地铁通风空调气流组织方式的研究现状  13-18
    1.4.3 我国现有岛式站台的气流组织形式  18-20
  1.5 本课题研究的目的和主要内容  20-21
  1.6 本论文的架构  21-22
第二章天津地铁岛式站台通风空调系统概况  22-26
  2.1 天津地铁通风空调系统设计标准与运行模式  22-23
  2.2 天津地铁岛式站台的气流组织形式  23-24
  2.3 下瓦房站简介  24-26
第三章数学模型的建立及数值求解方法  26-38
  3.1 CFD 理论基础  26-30
    3.1.1 传热与流动问题的数值解法  27-28
    3.1.2 CFD 软件Airpak 简介  28-30
  3.2 本课题所研究模型的建立  30-35
    3.2.1 物理模型  30-31
    3.2.2 数学模型  31-35
  3.3 计算方法  35
  3.4 CFD 求解相关参数的设定  35-37
    3.4.1 因变量的分布假设  35
    3.4.2 生成网格质量  35-36
    3.4.3 收敛原则  36
    3.4.4 松弛因子的确定  36-37
  3.5 本章小节  37-38
第四章测试结果与模拟结果的对比分析  38-56
  4.1 现场测试及结果  38-43
    4.1.1 测试目的、内容、仪器及方法  38-40
    4.1.2 测试结果  40-43
  4.2 CFD 模拟及结果  43-51
    4.2.1 模型及相关设定说明  43-45
    4.2.2 模拟结果  45-51
  4.3 模拟结果和实测结果的比较  51-55
  4.4 本章小节  55-56
第五章双层岛式站台远期不同气流组织方案的比较  56-75
  5.1 现有气流组织形式在空调季通风空调效果模拟  56-65
    5.1.1 物理模型的建立  56-57
    5.1.2 远期空调负荷计算  57-60
    5.1.3 计算边界条件以及CFD 模拟的相关设定  60-61
    5.1.4 模拟结果  61-65
  5.2 乘客区轨道区分区控制的气流组织方式通风空调效果模拟  65-73
    5.2.1 物理模型及气流组织方式  66
    5.2.2 模拟相关设定  66-68
    5.2.3 模拟结果  68-73
  5.3 两种气流组织方案的分析比较  73-74
  5.4 本章小节  74-75
第六章总结与结论  75-77
参考文献  77-80
发表论文和科研情况说明  80-81
致谢  81

地铁岛式站台公共区通风空调气流组织方式研究

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