[发明专利]一种地铁隧道排热系统优化排风方法

权利要求书

1.一种地铁隧道排热系统优化排风方法，其特征在于，包括步骤：

步骤1、通过实验或模拟获得地铁车站范围隧道中的温度场分布；

步骤2、将地铁车站范围内隧道等分，分段数等于轨顶排风道风口组数，并保证每段隧道中只包含一组轨顶排风道风口；

步骤3、计算每段隧道平均温度与隧道活塞风温度的差值，使轨顶各进风口进风量比与各差值比相同；

步骤4、根据轨顶排风道各组进风口的进风量比计算得到各组进风口的开口面积比，并按照所述开口面积比对排热系统各组进风口开度进行调节。

2.根据权利要求1所述的地铁隧道排热系统优化排风方法，其特征在于，所述的步骤1具体包括：

步骤11、通过地铁活塞风公式(1)分别确定车站前方和后方隧道内的活塞风速v，所述活塞风速v用于确定地铁隧道三维通风模拟时的速度边界条件，

其中，v₀，l_o，β分别代表列车运行速度、列车车长、阻塞比；l为车站前后方的两条区间隧道的长度，公式(1)中的N由下式确定：

其中，ξ、ξ₁、ξ₂分别为隧道入口局部阻力系数、列车前方空气进入列车与隧道环状空间局部阻力系数、列车与隧道环状空间空气流出环状空间时局部阻力系数；d、d₀分别为隧道水利与列车的等效直径；λ、λ₀分别为隧道沿程阻力系数和列车与隧道环状空间内的沿程阻力系数；

步骤12、利用三维流程模拟软件建立车站范围隧道的通风排热模型，并进行三维模拟仿真；

步骤13、模拟得到车站范围隧道空气的温度场分布。

3.根据权利要求2所述的地铁隧道排热系统优化排风方法，其特征在于，步骤12中，所述的三维流程模拟软件为SES模拟软件。

4.根据权利要求2所述的地铁隧道排热系统优化排风方法，其特征在于，步骤12中，所述进行三维模拟时，仿真活塞风从车站范围内隧道一端吹入从另一端吹出，吹入与吹出车站范围隧道的活塞风风速为步骤11所得的活塞风速v，吹入活塞风的风温设置为室温；列车冷凝器散热风量及温度由具体的冷凝器参数确定；设置列车底部表面为散热面模拟车轮部分刹车散热。

5.根据权利要求1所述的地铁隧道排热系统优化排风方法，其特征在于，所述的步骤3具体包括：

步骤31、计算每段隧道空气平均温度T_i；

步骤32、计算每段隧道平均温度T_i与隧道活塞风温度T₀的差值ΔT_i；

步骤33、使轨顶各进风口进风量q_i的比例满足下列等式：

q₁∶q₂∶...q_n＝ΔT₁∶ΔT₂∶...∶ΔT_n。

6.根据权利要求1所述的地铁隧道排热系统优化排风方法，其特征在于，所述的步骤4具体包括：

步骤41、根据排热风机风量和各组轨顶风道进风比，确定各组轨顶风道进风口进风量；

步骤42、求得公式：

式中ξ为进风口附近的局部阻力系数：

ξ＝ξ′+ξ″

ξ′为突缩风道局部阻力系数0.5，ξ″为T型风道局部阻力系数；l为排风口与同属一条风道的距离风机最近侧进风口的中心距；λ为沿程阻力系数，鉴于风道为混凝土结构，气流雷诺数大于10000，λ由下式确定：

K取1.5mm，d为风道水利直径；

步骤43、将轨顶风道进风口面积S_n表示为：

其中Q_n为进风口风量，v_n为进风口风速；

步骤43、根据公式(2)、(3)确定轨顶各进风口面积。

7.根据权利要求1所述的地铁隧道排热系统优化排风方法，其特征在于，所述车站范围内隧道的来车方向为隧道前方，隧道的行车方向为隧道的后方。

8.根据权利要求1所述的地铁隧道排热系统优化排风方法，其特征在于，所述车站范围内隧道的轨行区两侧顶部各有一条轨顶排风道，所述车站范围内隧道前后两端各布置一台排热风机与轨顶、轨底风道连接。