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天津地铁环控模式优化关键技术研究

作　者: 李沛然
导　师: 陈在平；王路平
学　校: 天津理工大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 地铁环控 CFD 通风模式地铁火灾火灾控制方案
分类号: U231.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 29次
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内容摘要

环控系统在地铁系统运行中非常重要。随着城市地铁的大规模建设,地铁车站的环境问题和地铁火灾问题越来越成为研究人员关心的课题。随着地铁列车车速的提高,同向行驶列车距离的缩短,环境问题更加突出,列车产生的大量散热以及客运量增高使地铁内温度逐年升高；在一些新建或现存的地铁中,地铁车厢内空调已成为必需品造成地铁列车产热大量增加。地铁通风系统如不能及时排除隧道中大量的散热,久而久之使得地铁内空气和周围土壤、隧道壁等的温度上升,地铁控制系统由于温度过高则不能正常工作。所以建立良好的地铁环境的标准已经不仅仅在于提供一个安全、舒适的乘车环境,而必须将节省能源,降低建设费用与运行费用考虑其中。本文以地铁一号线环控系统为背景和依据,在已构建的地铁环控系统运行的典型结构模型的基础之上,对地铁一号线典型站台进行研究,在将环境设置为夏季的基础上提出四种控制方案并对方案的控制效果进行仿真,通过对比仿真结果得到最为优化的控制方案。本文在已构建的地铁典型站台基础上,分析研究了四种环控方案的控制效果和适用环境,归纳总结了不同季节应使用哪种控制模式最为优化。本文又一重点研究内容是研究地铁火灾情况下环控模式。本文提出两种火灾模式下的环控方案,并对控制结果进行仿真对比,分析在不同火灾情况下使用何种控制方案最为合适。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-14
  1.1 前言  10-11
  1.2 地铁环控系统的研究进展以及研究方法  11-12
    1.2.1 地铁环控系统的研究进展  11-12
    1.2.2 地铁环控系统的研究方法  12
  1.3 计算流体力学(CFD)的发展概况  12-13
    1.3.1 理论计算在传热与流体流动问题中的应用  12-13
    1.3.2 数值解法的基本过程  13
  1.4 本课题的主要研究内容  13-14
第二章 CFD理论基础及地铁站台模型建立  14-24
  2.1 流体力学控制方程  14-19
    2.1.1 质量守恒方程  14-15
    2.1.2 动量守恒方程  15-16
    2.1.3 能量守恒方程  16-17
    2.1.4 组分质量守恒方程  17
    2.1.5 控制方程的通用形式  17-18
    2.1.6 湍流方程  18-19
  2.2 CFD仿真计算的一般步骤  19-21
    2.2.1 建立物理和数学模型  19
    2.2.2 选择坐标系  19
    2.2.3 建立网格  19
    2.2.4 确定建立离散方程的方法  19-20
    2.2.5 对边界条件进行离散化处理  20
    2.2.6 求解代数方程  20
    2.2.7 解的分析与数值计算不确定度的估计  20-21
  2.3 CFD对本课题的仿真过程  21-23
    2.3.1 物理模型的建立  21-22
    2.3.2 对流动过程的简化  22
    2.3.3 边界条件的设置  22-23
  2.4 本章小结  23-24
第三章地铁车站气流组织方案的比较与优化  24-37
  3.1 环控的基本要求  24
  3.2 列车散热分析  24-26
    3.2.1 阻力发热量  24-25
    3.2.2 制动发热量  25
    3.2.3 列车辅机发热量  25
    3.2.4 列车上人员散热  25-26
  3.3 对于轨道底部排风的讨论  26-27
  3.4 对于区间顶部排风的讨论  27-28
  3.5 地铁典型站台环控方案的数值计算与比较  28-34
    3.5.1 环控方案的提出  28-29
    3.5.2 温度场比较  29-31
    3.5.3 气流场比较  31-34
    3.5.4 地铁车站控制方案的确定  34
  3.6 全年通风模式的讨论  34-35
    3.6.1 夏季通风模式讨论  34-35
    3.6.2 春秋季节通风模式讨论  35
    3.6.3 冬季通风模式讨论  35
  3.7 本章小结  35-37
第四章火灾工况下模型的建立  37-41
  4.1 火灾工况下的基本方程  37-38
  4.2 关于临界风速的讨论  38-39
  4.3 火灾热量释放率的确定  39
  4.4 火灾工况下的基本假设  39-40
  4.5 火灾工况下控制方案的评判标准  40
  4.6 本章小结  40-41
第五章地铁火灾控制模式的数值模拟与优化  41-49
  5.1 火灾工况下机械通风对站台温度场的影响  41-43
  5.2 火灾工况下控制方案的提出  43-44
  5.3 站台火灾不同情况分析  44-47
    5.3.1 列车头部着火时控制方案的比较  44-46
    5.3.2 列车中部着火时控制方案的比较  46-47
    5.3.3 方案的确定  47
  5.4 区间隧道火灾不同情况分析  47-48
  5.5 本章小结  48-49
第六章结论与展望  49-50
参考文献  50-52
发表论文和科研情况说明  52-53
致谢  53

天津地铁环控模式优化关键技术研究

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