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原文传递地铁区间隧道传热特性研究

论文题名：	地铁区间隧道传热特性研究
关键词：	地铁隧道;围岩传热;频域有限元法;简化RC模型;数值模拟
摘要：	现如今地铁成为了城市生活中极为重要的公共交通方式，对地铁隧道内热环境的控制也变得十分重要。列车在隧道内行驶时会产生大量热，通风系统会将大部分热量排出隧道外，但仍有部分热量向隧道周围的土壤传递，由于经年累月的积累影响隧道围岩的温度场。研究这部分传热，对改善隧道热环境，设计及优化地铁通风系统具有重要的参考意义。本文旨在建立一种地铁隧道围岩简化RC传热模型，使其容易与TRNSYS等热湿模拟软件包集成，更方便快捷地进行传热特性分析，并用于工程设计指导与参考。　　本文以武汉的某地铁隧道为对象，建立地铁隧道围岩频域有限元传热模型，分析围岩的频域热特性。进一步提出两种地铁隧道围岩简化RC模型，并介绍模型的不同参数计算方法。将这些简化RC模型的热特性预测与频域有限元理论模型的预测进行比较，选择性能预测与理论模型预测吻合的简化RC模型。该简化RC模型可以与常用热湿软件包集成，进行热特性模拟计算分析。　　隧道空气流速不仅影响隧道内空气与外界的热交换，还影响隧道内空气与壁面的对流换热系数大小，是采用围岩简化RC模型进行热特性分析的重要边界条件。本文进一步建立地铁隧道动网格模型，对列车行驶产生的活塞风进行数值模拟，获得隧道内的气流变化曲线。基于围岩简化RC模型搭建地铁隧道的热特性模拟平台，利用上述边界条件对地铁隧道围岩热特性进行模拟分析。研究结果表明隧道内气流及温度影响隧道围岩的传热，第10年时温度场达到稳定。在夏季典型日，隧道空气温度与壁面温度最大值分别为33.9℃与31.9℃；在冬季典型日，隧道空气温度与壁面温度最大值分别为6.3℃与8.5℃。与室外空气温度峰值时间相比，隧道空气温度峰值时间延迟约1h，壁面温度峰值时间延迟约3h。
作者：	刘俊媛
专业：	土木水利
导师：	徐新华
授予学位：	硕士
授予学位单位：	华中科技大学
学位年度：	2022