地铁隧道火灾临界风速数值模拟分析

以目前工程上采用侧式疏散平台进行火灾人员疏散救援的地铁区间隧道为背景,使用三维CFD软件"STAR-CCM+"对隧道火灾纵向通风临界风速进行数值模拟研究。通过建立更为真实的隧道火灾场景,即将列车阻塞以及疏散门开启影响因素引入火灾计算模型,得到了不同热释放速率下的临界风速,从而为地铁工程排烟系统的设计提供参考。     

地铁山岭隧道事故排烟方案效果的对比分析

借助火灾模拟软件Pyrosim,建立了全尺寸的隧道和列车模型,研究了车厢内尾部发生火灾工况下纵向排烟和半横向排烟方案的排烟效果:至火灾发生900s时,纵向排烟方案下人员疏散至隧道内车头位置后便处于安全区域,半横向排烟方案下人员疏散至火源左侧第一个排烟口或车头范围以外便处于安全区域;纵向排烟方案人员完全疏散出车厢可用安全疏散时间比半横向排烟方案多约370s,人员疏散至安全区域可用安全疏散时间比半横向排烟方案多约640s。     

地铁活塞风道风速及变化规律试验研究

列车在隧道内运行产生的活塞风随列车运行呈现有规律的周期性变化,由于目前列车运行速度高且行车密度高,活塞风对隧道内设备及活塞风道内的设备产生长期的作用,可带来不可忽视的安全问题。以广州地铁某站及某中间风井为研究对象,对地铁风道内的风速进行了现场测试,得到了地铁站及区间风井风道内的风速变化规律。结果表明:该站出站端活塞风道内的正、负风速最大幅值均低于进站端;相比于车站进出站端活塞风井,中间风井内风道的风速更高,最大正风速为5.7m/s,最大负风速为7m/s;区间左右线中间风井活塞风道内风速变化周期和变化规律一致,但风速幅值差别较大。     

地铁深埋长隧道排烟方案研究

为解决地铁深埋长隧道内事故工况下列车追踪问题,以工程实际情况为例,采用计算机模拟的方法,对地铁深埋长隧道分别采用中间风井、轨顶风道与全部采用射流风机三种通风方案分别进行建模计算分析,结合线路埋深、行车密度、隧道断面、疏散安全等各方面因素,充分分析与阐述了各种方案的特点以及存在的问题。     

集中防烟模式下特长铁路隧道救援站火灾烟气控制数值模拟分析

采用三种方法对集中防烟模式下,避难室及横通道的加压送风量进行理论计算,获得对应的加压送风量分别为140m3/s、200m3/s、240m3/s,针对三种工况送风量,在集中防烟模式下,分析当安全隧道送风风机关闭和开启时救援站火灾烟气控制效果,探讨集中防烟模式下火灾烟气控制的关键参数。研究结果表明,集中防烟模式下加压送风量大于140m3/s即可,集中送风量的变化对救援站内温度、能见度及CO浓度等参数分布影响不大;安全隧道辅助送风有利于救援站避难室防烟,各横通道入口处的风速随着安全隧道送风风速的增大而增大。     

地铁区间隧道风速监测点选取分析研究

为了确定地铁区间隧道内的平均风速,合理布置风速监测点是准确监测断面平均风速的关键。针对圆形地铁区间隧道,对隧道内活塞风速大小和断面上风速分布进行了数值研究,研究结果表明区间隧道内的活塞风速大小为2m/s~10m/s;通过将监测点布置在平均风速点处直接测得隧道平均风速的方法是不可行的,而通过修正监测点风速得到隧道内的平均风速的监测方法是可行的,并给出了隧道断面上不同监测点处风速与断面平均风速的计算公式v=K;隧道内监测点风速与隧道平均风速呈线性关系,且监测点离隧道中心越近,线性关系的相关性越高。     

时速350km/h高速列车隧道通过客室内流场研究

采用三维非稳态不可压缩雷诺时均N-S方程和可实现k-ε模型,在高速列车以350 km/h通过不同长度隧道时,对客室内流场的影响进行数值计算。构建列车车厢与空调管路系统的整体模型,并将太阳辐射、乘客散热对客室内流场的影响考虑在内。研究结果表明:当隧道超过一定长度时,新风口压力波动峰峰值随着隧道长度的增加呈明显下降趋势;客室内气压最大3 s变化率、最大1 s变化率以及峰峰值呈小幅下降趋势,空调换气系统中的压头风机能有效抑制外界压力波动,使车内压力变化很小;客室内温度变化范围在298~298.8 K之间,满足舒适性要求;新风口压力的波动有可能导致客室内风速变化,变化幅值均小于0.5 m/s,满足舒适性要求。     

某单洞双向公路隧道火灾通风方案研究

以某单洞双向公路隧道通风系统为研究对象,采用通风网络理论,对火灾工况下,系统运行的合理性、稳定性及控制策略进行分析,得到在原有风机布置方式下,通过合理安排主隧道、横通道、平导内风机的配置和运行,可制定出逃生疏散阶段和灭火救援阶段合理的通风、人员疏散及灭火方案。     

长大斜坡地铁隧道列车不同着火点火灾通风数值模拟

以乌鲁木齐市地铁一号线为研究对象,结合当地的气象条件,采用数值分析的方法,通过FDS三维计算模拟软件对列车不同着火点火灾通风进行模拟,分析隧道内烟气回流及温度分布后得出,当列车在隧道发生火灾,车头起火所需竖井通风量最大,为90m3/s,尾部起火时为80m3/s,中部起火时所需最小,为50m3/s。     

公路隧道垂直疏散通道设计参数研究

隧道疏散救援研究是当今地下工程领域一个重要的研究方向。为给公路隧道垂直疏散通道的参数设计提供依据,针对公路隧道中的滑梯、楼梯这两种常见垂直疏散通道的宽度、间距等参数进行了研究。基于人员在隧道中的实际疏散行为、运动速度等因素,考虑人员疏散行动中的反应,运用Pathfinder软件建立了隧道疏散模型。其中引入了“多米诺骨牌”阶段性效应将隧道按照与火灾点位置的不同划分为不同的响应时间区域。并利用前人的现场疏散实验数据验证了模型的准确性。考虑隧道全线堵塞、车辆满载的极端交通条件及火灾发生在隧道中间一处疏散通道位置的不利情况,研究了滑梯、楼梯不同间距及楼梯不同宽度对人员疏散时间及通过能力的影响。结果表明,楼梯宽度在0.8~1.1m之间每增加0.1m,通过能力增加约0.04人/s;宽度达到1.1m及以上时,每增加0.1m,通过能力增加约0.1人/s。在人员可用安全疏散时间(ASET)设定为8min的条件下,基于最长疏散时间及短暂聚集原则,通过对比分析得到了滑梯的最佳间距,拟合得到了楼梯最佳间距与宽度之间的关系式。此外,从降低建设成本及减小疏散口践踏等次发事故发生概率的角度考虑,相比于减小间距,增大楼梯的宽度更有利于人员的安全疏散。     

大跨度公轨两用悬索桥风-车-桥耦合振动及抗风行车准则研究

将风、车、桥三者作为一个交互作用、协调工作的耦合动力系统,基于风-车-桥系统空间耦合分析模型,以一大跨度公轨两用悬索桥为例,采用自主研发的桥梁结构分析软件BANSYS(Bridge Analysis System)分析了风荷载作用下桥梁和车辆的动力响应,讨论了风速、车速及轨道交通布置方式等因素的影响;同时,基于合理的列车运行安全性和舒适性评价指标,对列车通过该桥时的走行安全性与舒适性进行了分析,得出了该悬索桥的抗风行车准则:当风速小于20m/s时,车速可达设计车速80km/h;当风速介于20m/s和25m/s之间时,车速不能大于60km/h;当风速大于25m/s时,应封闭轨道交通。     

横风下高速列车突入隧道瞬变压力及列车风

针对高速列车在横风下突入隧道的普遍情形,考虑空气的非定常、可压缩湍流特性,建立列车-隧道-横风三维数值模型,对比研究有无横风条件下列车突入过程中隧道内的瞬变压力变化规律和列车风特性。通过将数值计算结果与现场实测数据进行对比,验证了数值方法的准确性。研究结果表明:与无横风情况相比,列车在横风中高速驶入时隧道入口周围的瞬变压力和列车风发生明显变化;在尾车完全驶入前,横风对背风侧气动压力的影响程度比迎风侧的大,其中头车突入时对隧道入口气动压力的影响最为显著;横风对隧道内气动压力和列车风的影响范围有限,当横风速度为24.4 m/s时,隧道内受影响距离为50 m;头车突入隧道时,横风对列车背风侧列车风的影响较大,而尾车完全驶入时,横风对列车迎风侧的列车风的影响比较严重。横风效应是列车背风侧气动压力和气流速度大幅波动的根本原因。     

基于CFD技术的螺旋桨风机气流速度场数值模拟研究

为了检测帐篷结构的抗风能力,需建立相应的吹风试验系统。采用标准湍流模型对拟建立吹风试验系统中螺旋桨风机的气流速度场进行了三维实尺度数值模拟。分析了单风机和不同轴心间距时双风机的气流速度分布规律。结果表明单风机气流速度峰值位于风机轴心线上,风速沿流向逐渐减小。双风机气流速度关于通过风机轴心连线中点的垂面呈对称分布,气流速度叠加范围沿流向逐渐增大,距风机出口越远,风速分布越均匀。在通过风机轴心的垂面之间,风速沿流向逐渐增大,至距风机出口13~15m远处开始下降。双风机形成的气流速度在距风机12.2m远处的4m×7m矩形区域上分布均匀,风速值均大于20m/s。风机轴心间距为4m时,4m×7m矩形区域角点处均风速值较大。     

桥梁风屏障的气动效应及其对高速列车运行安全的影响分析

基于风-车-桥系统动力分析模型,分析了风屏障对车桥系统气动效应及桥上高速行驶车辆运行安全性的影响。以新建兰新铁路百里风区跨度16 m简支槽形梁为工程背景,通过风洞试验测试了有、无风屏障时车辆、桥梁的三分力系数,然后对强侧风作用下车辆通过桥梁时的动力响应进行了数值模拟,综合分析得到了保证列车在桥上运行安全的风速-车速阈值曲线。结果表明,对未设置风屏障的桥梁,当风速超过15 m/s即应限速行驶;而设置风屏障后,桥上车辆的运行安全性指标得到了极大地改善,即使风速达到40 m/s,列车仍可以260 km/h的速度安全运行。     

特定生产现场纳米粉体泄漏扩散的数值模拟

运用计算流体动力学软件FLUENT对某厂生产厂房内纳米粉体泄漏扩散进行模拟,分析大气风速、射流方向对粉体泄漏的扩散浓度和危险性区域的影响。结果表明:大气主导风速对气体扩散浓度和危险性区域影响较大,射流方向和风速一致时,vx=-3 m/s比在vx=-1 m/s条件下危险性区域扩大4 m,分析得出vx=-2 m/s时,扩散区域在x=28～35 m,y=25～28 m,z=1～4 m内。采用三维激光多普勒测速技术,对生产现场100∶1缩微模型进行速度场测量,并将测量结果与数值模拟结果进行对比。结果表明:两者颗粒速度基本吻合,说明采用计算流体动力学技术对生产现场纳米粉体泄漏扩散行为的模拟是可行的。     

高速铁路风障在横风与列车风耦合作用下的气动特性研究

针对单层、腔室型两种形式的开孔波纹板风障,采用滑移网格方法分别模拟横风条件下高速列车通过风障区域的过程,分析了在横风和列车风耦合作用下风障周围的绕流流场特性、风障面板气动荷载的时域特性及横风与列车风耦合脉动压力的频域特性。结果表明:在高速列车行经风障区域的过程中,无横风时头车产生的冲击作用要大于尾车的;存在横风作用时,列车头车产生的气动冲击作用与横风作用形成对冲,抵消了部分横风能量,而列车尾车则与横风作用相叠加,放大了横风对风障的气动作用;单层风障通过改变横风流向起到挡风减载作用,而腔室型风障同时可在腔室内部及尾流形成大量小漩涡来消耗横风能量,使用腔室风障能显著降低单个风障面板的气动荷载;该研究中,横风与列车风耦合作用于风障的脉动压力以及气动荷载的主频谱峰值集中在0.5~5 Hz内。     

基于非稳态RANS模型的冷库库门渗风研究

伴随冷库总量的快速增长,冷库的能耗问题已越来越受到关注。库门渗风作为冷库的一项占比很大的热负荷是冷库能耗研究的一个重点。本文采用非稳态RANS模型对库门渗风建立了动态模拟模型,利用对一座库高和门高之比为2:1的冷库不同库内外温差和冷风机运行模式下的实测数据进行验证,结果表明：所建模型预测的渗风量、测量点当地风速和温度的数值和变化趋势都与实验值有较好的吻合,在开门时间40 s内渗风量模拟误差在±10%以内。利用该模型对渗风的特性和机理进行了模拟分析,结果表明,受风机水平方向风场影响,风机开时库内温度均比风机关时低。库内外空气密度差较小,库内冷空气受重力的影响不大,因此渗风量随开门时间呈线性变化。     

沪苏通大桥风-车-桥耦合系统非线性动力响应研究

几何非线性是大跨度桥梁结构的主要非线性影响因素之一,对桥梁结构及桥上列车行车安全性的影响不容忽视。该文以世界首座跨度超1 km的公铁两用斜拉桥——沪苏通长江大桥为工程背景,基于桥址区复杂风场实测,采用谱表示法提取实际风场特征,模拟全桥三维风速场,建立了考虑复杂非线性空间特性的风荷载模型,考虑垂度效应、梁柱效应和大位移效应等几何非线性因素,建立了桥梁非线性计算子模型,采用全过程迭代法计算考虑非线性因素的风-车-桥耦合振动响应,并给出行车安全性分析。结果表明:考虑非线性因素工况下,桥梁与车辆的动力响应均有一定程度的增大,且车辆动力响应的低频成分显著增加;大位移效应对结构响应影响较大,梁柱效应影响较小;忽略非线性因素影响,可能导致响应分析偏小,评估偏不安全;当车速为200 km/h,瞬时风速超过35 m/s,或当瞬时风速为30 m/s,车速超过210 km/h时,车辆轮重减载率指标超出安全阈值,行车安全性受到威胁。沪苏通大桥的非线性风-车-桥耦合振动分析具有重要的科学研究意义,并对保障桥梁结构和列车运行安全具有重要的工程指导作用。     

海洋二号卫星3个主要载荷风速测量比较

海面风速对海洋中动能的转移、海气间物质和能量的交换具有非常重要的作用。海洋二号(HY-2)卫星搭载的雷达高度计、微波散射计和扫描微波辐射计均可以用来探测海面风速。区别是雷达高度计只能测量星下点风速,微波散射计可以得到宽刈幅的风场(包括风向和风速),扫描微波辐射计可获得宽刈幅的风速。为了更好地分析3个载荷风速测量能力,针对2013年9月19日"天兔"台风影响海域范围内的海面风速,比较了3种载荷的探测结果。结果表明,在小于20 m/s风速范围内,雷达高度计和微波散射计探测到的风速非常接近,标准偏差小于2m/s,而扫描微波辐射计测量的风速比另外两个载荷测量的风速大;在20～35m/s风速范围内,雷达高度计和扫描微波辐射计风速较为接近;在大于35 m/s的高风速区,只有扫描微波辐射计可以探测出风速,但其测量精度还需要进一步验证。     

无人机静电喷雾治理开放性粉尘的数值模拟

将静电喷雾技术与无人机技术相结合用于治理开放性粉尘,使用Fluent对粉尘的扩散模型进行数值模拟.模拟得出无人机工作高7m,喷雾压力为0.2MPa时,无人机静电喷雾的平均降尘效率能达到85.87％,并在自然风速为1m/s、空气相对湿度为70％时,局部区域的降尘效率高达95.93％.本文提出的无人机静电喷雾控制开放性粉尘...