地铁隧道内活塞效应的数值模拟.pdf

中困T程热物理学会 传热传质学 学术会议论义 编吁：063066 地铁隧道内活塞效应的数值模拟 ，黄鹏 贾力 李时娟 (北京交通人学机械与也了控制T程学院 北京 100044) (联系电话：010 E—mail：ljia@center．njtu．edu．cn) 摘要：列印运：}fH．-t的活采效庞对隧道内空气的流动特性自．硅著的影响。奉文采用数值模拟的方法，若 露对地铁双向隧道内列车运动对隧道内窄气流动特性的影响作了初步的讨论。模拟结果珏／J；：在双线 隧道中，流场的分布足两列车所引起的活采效应共I司作用的结果。两列车以相同速度错乍时，相对于 列下位置对称的截面．J：的速度分布也具有较好的对称忡；而当两列车速度小H时，这种对称性会被打 破，速度较人的列车对流场的影响更犬。 关键词：数值模拟，地铁隧道，活染效心，流动特性 1．引言 作为隧道白然通风的重要方式，列车运行时的活塞效应对隧道内空气的流动特性有 显著的影响，是隧道通风和地铁环境控制：I=程中必须考虑的问题。国内外学者采用理论 分析、实体实验、模型实验以及数值模拟等多种方法对活塞效应进行了研究。刘艳荣、 毛军[1]分析了地铁隧道的列车活塞风效应及其对隧道通风系统的影响。T．Y．Chen， Y．T．Leel2]等针对行车的活塞效应和隧道内射流风扇对隧道内气流流动的影响进行了 模型试验研究。{Ijl崇毅、陈康兴[3]模拟了隧道内的气流流动及污染物扩散分布情况， 并且分析了下行活塞效应对隧道内空气污染物的稀释和传输作用。Chang-iloonShin[4]， Takanobu Ogawa[5]等对高速列车驶入隧道时形成的三维流场进行了数值模拟研究。 Ke Ming-TsunE6]刚数值模拟的方法对地铁隧道及车站内活塞效应的影响进行了研究。 上述研究人多只对单向隧道中的车行活塞效应进行了分析研究，而没有对双向隧道中列 下的运行对隧道内流场的影响做出分析和讨论。 本文采州数值模拟的方法，在模拟研究单向隧道内车行活塞效应的基础上，对地铁 双向隧道内列T-运动对隧道内空气流动特性的影响作了初步的讨论。 2．物理模型与数学模型 地铁系统中的空气在隧道、车站利风井中流动，由丁列车的运行、风井中的风机以 及站台排风系统的运行，使得地铁系统内的流动状况非常复杂。从严格的理论意义上来 说，是复杂的二维、可压缩、非定常、不等熵的湍流流动。为便于分析，模拟中将地铁 隧道简化为圆管，将列下简化为长方体，将区间隧道内的空气流动简化为一维不可压缩 非定常湍流流动。 (两‘1了下厢)。在双线隧道的模拟中，，两列乍相向行驶，并分为两列车速度均为60km／h 及两列币速度分别为60km／h和40km／h两种情况米模拟。 隧道内空气的流动常．}f=l连续性方程和动量方程进行描述。 骶力为1arm：隧道雄面及列乍地面采刈1}滑移边界；隧道内空气的初始速度为O。 887 3．结果与讨论 3．1两列列车相会前中间断面上的气流速度和压力分布 幽2反映了两列车即将相会的某一时刻，两车之间距离两币距离相等的隧道截面1 (截面位置如图l所示)上的气流速度分布。需要指出的是，截面1的位置在同速度错 车与不同速度错车两种情况下相对于隧道是不同的，而相对于列乍是相同的。 +同速度 一小同速度 乏 3 型t 翼