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随着我国城市轨道交通的迅速发展,地铁作为一种绿色节能、安全快捷的交通工具,在解决交通拥堵问题中发挥着重要作用。由于其便捷、高效、舒适的特性,地铁客流量逐年增加,导致列车行车间隔的缩短和列车运行次数的增加,这就不可避免的引起地铁站内空气质量的下降,对乘客和地铁工作人员的健康造成危害。因此,研究地铁室内新风量问题以保证空气品质变得尤为重要。本文以某地铁屏蔽门系统岛式站台作为研究对象,采用CFD模拟的研究方法,分别从新风量控制指标的影响因素客流量、室外新风二氧化碳的浓度以及发车间隔开展了对新风量控制指标的优化研究。本论文的研究内容如下:(1)介绍了地铁地下环境特点及环控系统;介绍了我国地铁车站公共区的通风空调设计标准;总结了国内外关于地铁车站公共区空气品质及新风量控制指标的研究现状及成果;建立了地铁站台候车人数及新风量的计算公式;分别对夏季客流非高峰期、高峰期进行了负荷计算;确定了地铁站台空气品质的评价标准。(2)应用Airpak3.0建立了该地铁屏蔽门系统岛式站台1:1的物理模型以及客流高峰期与非高峰期时人体1:1的Block模型;采用Ansys Fluent14.5建立了可吸入颗粒物DPM模型,对可吸入颗粒物PM2.5受力进行简化分析;对气固两相流模拟方法进行简要介绍,给出了其数学理论模型。(3)进行了客流高峰期与非高峰期地铁站台公共区CO2浓度、热舒适性、可吸入颗粒物PM2.5浓度的对比分析。分析了客流量、室外新风二氧化碳浓度、发车间隔对地铁站台公共区新风量控制指标的影响规律。(4)对两种客流工况下的地铁站台公共区二氧化碳浓度分布进行了模拟对比分析,得出了与新风量指标12.6 m3/h较匹配的客流高峰期、非高峰期的最优发车间隔的取值;对八种不同送回风工况、不同水平高度面下的地铁二氧化碳浓度分布进行模拟对比分析,得出了客流高峰期、非高峰期的最优送回风风速的取值,进而得到了新风量控制指标的推荐值。得出的主要结论如下:(1)对于呼吸区1.1 m1.5 m水平高度面,客流非高峰期站台公共区的二氧化碳浓度与客流高峰期时的二氧化碳浓度接近。而对于Y=2.5 m、Y=3 m水平高度面,客流高峰期站台公共区的二氧化碳浓度要高于非高峰期时的二氧化碳浓度;对于1.13 m的水平高度面,客流高峰期阶段,PM2.5的质量分数维持在(1×10-66×10-6)kg/m3;客流非高峰期阶段,PM2.5的质量分数维持在(1×10-63×10-6)kg/m3,客流高峰期站台公共区的PM2.5浓度要高于非高峰期时的PM2.5浓度。随着水平高度的增加,PM2.5的质量分数缓慢降低;客流非高峰期候车人员热感觉表现为适中,人群对热环境不满意的百分数PPD为8.5%左右;客流高峰期候车人员热感觉表现为适中,呼吸区人群对热环境不满意的百分数PPD为12.5%左右。因此,对于屏蔽门系统岛式站台客流高峰期与非高峰期,单人新风量指标取12.6m3/h时,并未使二氧化碳浓度及PM2.5浓度处于规范限值之下。而温度场、速度场、PMV-PPD基本满足站台公共区空气品质的要求。(2)室外新风二氧化碳的浓度对新风量指标起到了直接的影响。在保证室外新风良好的前提下,随着室外新风二氧化碳浓度的增加,新风量指标取值增大,所耗新风量也越大。(3)从发车间隔的角度出发,单人新风量指标可推荐取12.6 m3/h。对于屏蔽门系统岛式站台地铁运营平峰期,发车间隔取5 min左右与单人新风量指标取12.6m3/h较匹配,既能保证满足站台公共区空气品质的要求,同时能减少地铁运营经济成本。而对于屏蔽门系统岛式站台地铁运营高峰期,发车间隔取2.5 min左右与单人新风量指标取12.6 m3/h较匹配,既能保证满足站台公共区空气品质的要求,同时能缓解客流压力。(4)从送回风速度的角度出发,单人新风量指标不推荐取值12.6 m3/h。对于屏蔽门系统岛式站台地铁运营平峰期时,随送风速度的增大,新风量的需求是不断增大的。当送风速度为2 m/s时,计算所需新风量为10192 m3/h,得出单人计算新风量推荐指标为20.4 m3/h为最优。而对于屏蔽门系统岛式站台地铁运营高峰期,随送风速度的增大,新风量的需求也是不断增大的。当送风速度为3 m/s时,计算所需新风量为25350 m3/h,单人计算新风量推荐指标约为21 m3/h为最优。最终,结合发车间隔与送回风速度两个角度,在满足站台公共区空气品质的前提下,得出单人新风量指标不推荐取值12.6 m3/h。对于地铁运营非高峰期,单人计算新风量指标推荐取20.4 m3/h。对于地铁运营高峰期,单人计算新风量指标推荐取21m3/h。