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原文传递地铁隧道通风组织优化研究

论文题名：	地铁隧道通风组织优化研究
关键词：	地铁隧道;活塞风井;数值模拟
摘要：	当今社会，地铁以其高速、舒适性较高、运输能力大等特点成为一种快速发展的交通方式。预计到2050年底，我国轻轨和地铁的总长度将达到2000公里，城市轨道交通系统将能容纳城市客运总量的50%~80%左右。但地铁隧道同时还存在温度逐年升高、通风系统能耗巨大等问题，最大程度利用活塞风已经成为地铁隧道通风的热点话题。本文以兰州地铁1号线的某站及其两侧的区间隧道为研究对象，采用理论计算、数值模拟、理论分析相结合的方法，对地铁隧道活塞风井的设置方式及结构型式进行研究。　　首先，本文介绍了地铁隧道活塞风形成的机理，并对地铁隧道纵向平均活塞风速的计算公式进行了阐述，同时采用已发表文献中的深圳地铁1号线的实测数据进行对比验证，发现活塞风风速的理论计算结果与实测数据相对差为10.7%，验证了理论公式的合理性。然后利用深圳地铁1号线的工程参数建立通风网格模型进行数值模拟计算，结果模拟值与实测值相对差仅为2.24%，在合理范围内，保证了本文模拟方法的可靠性。　　在上述基础上，根据兰州地铁1号线的实际工程参数建立网格模型，运用控制变量的方法设置工况，综合采用二维及三维的模型分别研究活塞风井的开启方式、活塞风井与车站的距离、车速、活塞风井面积以及活塞风井结构形式对隧道通风组织的影响，发现：　　（1）地铁站若要设置双风井时应考虑到相邻活塞风井间存在的互相影响，进站端活塞风井的通风换气性能受到了压制，而出站端风井的通风换气性能则略受到促进；　　（2）风井面积更大的工况通风量也会更大，但风量的增速略小于风井面积的增速。风井面积之比为2∶5时，对应的风量之比约为3∶4。因此对于活塞风井面积的研究还应综合考虑压力波、温度场、当地气候条件等其他因素；　　（3）活塞风井水平段的倾斜角度对通风效果的影响很显著，且改变风道角度比改变风道长度对于活塞通风效果的影响更大。　　（4）活塞风井出口处断面平均速度随着地铁时速的增加而逐渐增大，且约与列车时速成线性正比关系。　　最后，从风速及通风量角度出发，分析活塞风井的相关数值模拟结果提出了较为合理的优化和改进方案：地铁站采用双风井系统进行自然通风的效果要优于单风井系统，但地铁站若考虑采用单风井系统进行自然通风，将风井设置在出站端的效果优于设置在进站端，且进、出站端风井设置成10°风井、位于距离站台150m位置处更理想，此时车速较高，活塞风利用更充分，通风量更大，更有利于隧道的通风换气。
作者：	赵珀
专业：	供热、供燃气、通风及空调工程
导师：	李炎
授予学位：	硕士
授予学位单位：	兰州交通大学
学位年度：	2022