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地铁隧道吊顶排烟口流动阻力与结构参数优化
| 论文题名： | 地铁隧道吊顶排烟口流动阻力与结构参数优化 |
| 关键词： | 地铁隧道;吊顶排烟口;局部阻力;结构参数;曲线族 |
| 摘要： | 随着我国社会的快速发展，地下铁路系统愈发壮大，但伴随而来的安全事故也不在少数，其中地铁火灾的危害性最为严重，地铁隧道主要具有以下特点：由于土建成本等原因，导致隧道内空间狭小，出入口相对较少，空气不流通，导致火灾发生时烟气浓度较大，毒性较强，人员疏散难度较大。总结以往的火灾案例可以看出，隧道的通风排烟效果尤为关键。在地铁隧道中，吊顶排烟口作为隧道内通风排烟系统中的关键部分，其结构的合理化设计往往能提高排烟效率，减少运营成本。现有行业规范中的排烟口结构参数规定尚不明确，导致在实际工程设计中自主性较大，因此本文运用小尺寸模型实验和数值计算相结合的方法，对不同排烟口数量及排烟口结构参数条件下，隧道内通风排烟流场的各个参数进行研究，计算并量化排烟口结构与局部阻力系数之间的关系，得到了局部阻力系数最小的排烟口无量纲结构参数，能为规范制定提供重要参考，本文主要研究内容及成果如下： （1）以青岛市地铁1号线瓦贵区间为原型，应用雷诺相似准则和尼古拉兹湍流自模效应，搭建隧道通风排烟模型。分别在双压式、双压单抽式及双压双抽式风机组合情况下，开展不同排烟口数量、结构参数情况下的隧道通风排烟实验，得出隧道内的流场参数，分析在临界排烟状态下，单个及多个排烟口隧道内，不同排烟口无量纲面积结构条件下，行车道、排烟道两侧风速及行车道静压在不同风机频率下的变化规律。 （2）依据隧道通风排烟模型结构参数，分别对单排烟口隧道及多排烟口隧道建立物理模型，并开展计算流体动力学仿真，以实验中的临界排烟工况作为边界条件，分析排烟口结构变化时，周边静压场及速度场的变化情况。进一步，计算不同排烟口数量及结构参数下，排烟口处的局部阻力损失，通过拟合排烟口面积与局部阻力损失的关系曲线，推导了地铁隧道通风排烟各风机组合条件下，排烟口无量纲结构与局部阻力损失的关系式。利用该表达式，引入动能修正系数，绘制出了无量纲面积比与局部阻力系数曲线族，分别得到了单排烟口隧道及多排烟口隧道中局部阻力系数最小的排烟口结构形式。 （3）将实验中所得数据与数值模拟计算结果进行对比验证。选取了各组面积工况下排烟口上下游的压差、风速进行对比，得到单排烟口隧道及多排烟口隧道的平均误差率在6.5％左右，在可接受误差范围内，因此可以认为本模型数据是真实可靠的。 所得结论可为地铁隧道排烟口相关规范制定提供参考，有助于在各种情况下合理调节排烟口尺寸，减少运营成本，提高减灾救灾能力。 |
| 作者： | 唐文哲 |
| 专业： | 安全工程 |
| 导师： | 陈世强;朱祝龙 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南科技大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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