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城市地下轨道交通枢纽的通风与火灾烟气的数值模拟研究
| 论文题名： | 城市地下轨道交通枢纽的通风与火灾烟气的数值模拟研究 |
| 关键词： | 城市地下轨道交通枢纽;烟气运动特性;数值模拟;通风空调系统;气流组织;环境控制系统;计算流体力学 |
| 摘要： | 城市地下轨道交通已成为解决城市道路交通阻塞和居民乘车难等问题的最有效的途径，随着城市地下轨道的网络化，地下轨道交通枢纽大量涌现。轨道交通枢纽作为运行线路的节点，起到对乘客的调节与分配，以及交通转换的重要作用。鉴于轨道交通枢纽的重要性及自身建筑结构复杂性、乘客量大、火灾易发、救助困难等特点，一方面有必要对影响交通枢纽换乘率、人体的舒适性和能耗等正常运行工况通风空调系统的气流组织分布进行研究；另一方面，对造成人员大量伤亡和巨大财产损失的火灾烟气的运动规律进行研究，并控制浓烟流动，有效的组织和疏散，对保障人员的生命安全和减小财产损失具有重要意义。 本研究在对城市轨道交通枢纽的发展历程、枢纽功能和其环境控制系统的气流分布及火灾烟气运动的研究进展进行调研的基础上，提出了本文的研究内容及方法。本课题以典型的北京东直门地下轨道交通枢纽为研究对象，应用理论分析、试验研究和计算机数值模拟相结合的方法，根据地下轨道交通枢纽气流湍流流动特性，以Navier-Stokes方程为基础，引入了广泛应用的标准的k-ε湍流模型，建立用于求解城市地下轨道交通枢纽内流场的计算流体力学模型。采用计算流体力学场模拟软件CFX为计算工具，建立轨道交通枢纽的物理与数学模型，以试验测试与“连体模型”计算的结果为计算边界条件，模拟城市地下轨道交通枢纽的正常运行工况下通风空调系统和火灾工况下防排烟系统的流场，重点讨论了城市地下轨道交通枢纽的多个单个位置的火灾工况及两个位置着火的工况下烟气运动规律，还对风机的延迟开启对烟气蔓延的影响做了分析，对评价反映轨道枢纽内气流运动与烟气发展、蔓延的规律的温度、气流速度和能见度三参数作了详细的阐述，建立城市地下轨道交通枢纽的火灾工况下任意断面、任意时刻的温度场、速度场及烟气能见度等反映气流运动的数据信息库。根据现场实验测试地下交通枢纽关键断面上的速度值和“冷烟实验”烟气运动规律与数值计算的速度值与能见度分布进行了定量与定性的分析比较，验证数值模拟结果的准确性与正确性。 本课题首次针对大型复杂的城市地下轨道交通枢纽建立了通风空调气流分布与火灾烟气发展与蔓延的信息数据库，为空调通风系统方案的优化设计和设计出合理的气流组织和提高人员的室内舒适性提供参考依据，为提高轨道系统在火灾情况下的应急能力及提高日常安全管理能力具有指导意义，对国内城市地下轨道交通枢纽的通风与防排烟设计起到借鉴作用。 |
| 作者： | 何开远 |
| 专业： | 供热、供燃气、通风及空调工程 |
| 导师： | 赵耀华;樊洪明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京工业大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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