热门关键词:

地铁活塞风与空调送风耦合的温度场的试验研究

  • 该文件为pdf格式
  • 文件大小:295.27KB
  • 浏览次数
  • 发布时间:2017-07-30
文件介绍:
本资料包含pdf文件1个,下载需要1积分

中图分类号 : TH43 文献标识码: A doi:10.3969/j.issn.1005-0329.2012.11.013Experimental Study of Temperature Field of the Piston W ind and Air-conditioning Ai rflow CouplingSUN Yun-lei,WANG Li-hui(University of Shanghai for Science and Technology,Shanghai 200093,China)Abstract: To research the piston wind and air-conditioning airflow coupling,according to the liquid bench which was built bychosen a subway station of Shanghai as prototype.Model experiments have a realistic simulation of the entire process of the train§movement,including coming,stop and leaving.Come to a Conclusion that the temperature fluctuations of vertical direction un-der air conditioning outlet is about 3C.The level leaving ground about 1.6m,the temperature fluctuations along the piston winddirection and leaving air conditioning outlet about 2.5m is 1 oC.In supply of Air Conditioning area,the size of zone that was influ-enced by subway piston wind is about 3m.Out of this region,the temperature is almost no fluctuation and the temperature wasclose to piston wind.Th e result verified by field measurement。

Key words: the piston wind;coupling airflow;salt water experiment1 前言地铁站台上空调送风和活塞风的耦合现象,是地铁站台气流组织的宏观特征,国内外学者对于地铁活塞风的研究主要集中在如下方面:吴喜平等在文献[1]中详细的分析了伴随地铁活塞风产生的瞬变压力和隧道微压波以及其对乘客和工作人员的具体影响,并建立数学模型,解出地铁活塞风的速度方程和压力方程。王丽慧等分析了地铁车站热环境,探讨了地铁站内气流组织,并运用单因素实验分析了地铁站台改善活塞风影响效果的各个因素 J。福井正宪和古野圣武也搭建了相似比为 1:40的气体模型实验台,探讨了车站结构构造与站内风速之间的关系 J。高军等通过搭建盐水实验台研究了浮力驱动的热压通风 J。

在研究地铁站台热环境时,必然探讨列车产生的活塞风对站台上气流组织的破坏,已经通过数值模拟、理论计算、现场实测等多种方法进行研究 7-9]。以上仅对地铁站台空间气流组织的研究,某个空调送风口与动态活塞风耦合的研究未收稿日期 : 2012-06-29基金项目: 国家 自然科学基金项目(50908147);上海市教委重点学科建设项目(J50502);上海市大学生创新活动项目(SH1110252104)2012年第4O卷第11期 流 体 机 械 55见报道。本文通过搭建盐水实验台对地铁活塞风与空调送风的耦合现象进行模拟,对-定区域内温度波动进行分析,研究活塞风作用的过程中对站台造成的影响。分析试验中温度变化规律,最后与对地铁站进行实测的数据进行比较,验证试验数据的可行性。 2 研究方法2.1 模型试验台的搭建本试验依据上海地铁南京西路站为基本参照原型,综合考虑条件限制,并按尺寸比例为 1:16来进行设计的,尺寸数据见表 1。试验原理如图 1所示。由于模拟试验条件的限制,在不影响结果的情况下,根据相似性原理设计模拟水箱尺寸。

表 1 不同位置的原型尺寸和搭建尺寸名称 隧道 空调送风口 站台计算参数 日 L l W L H原型数值(m) 2.2 4.2 0.6 4 0.6 182 12 4实验台参数 尺 尺 日实验台尺寸(em) 20 3.8 320 8 25- 萎图 1 模型试验台原理2.2 模型试验的速度 比和尺寸比设定根据现场实测,在列车入口处的活塞风最大风速约为 7.6rn/s,空调送风 口风速约为 4m/s。

根据实际尺寸,利用 d 2ab/(口b)可以计算出活塞风口和空调送风口的当量直径,再根据比例尺计算出实验台搭建尺寸,并综合各种实际条件限制,最后确认实验台搭建尺寸如表 1所示。

则由公式Re:VD/v可计算出活塞风口和空调送风口实际中不同风速的的雷诺数 ,例如当送风速度为 2m/s时,2个风口的雷诺数如表 2所示。

表 2 2个风 口处的雷诺数位置 隧道口 空调送风口当量直径(m) 2.84 0.6原型实际雷诺数 361783 76433注:空气粘滞系数为 1.57×10~,实际送风速度为2m/s。

由表中可见,在空调送风和活塞风在大于2m/s时,由流体力学可知,隧道 口雷诺数远大于50000,属于阻力平方区。在送风口雷诺数很小时,只要液体流动进入紊流状态时,管道断面流速分布比较均匀,能够满足模型中空调射流的均匀送风要求,故试验模型选择雷诺数 Re2400即可满足 。能够保证隧道送风和空调送风基本满足相似性原理。由雷诺数相等计算出模型的速度比例尺,约为 1:14,即可模拟相应参数。

2.3 模型试验的密度计算在实际过程中,空调射流是属于非等温射流,流体温度不同引起流体密度不同,需要考虑射流的浮力作用,选定准则数中的阿基米德数,要求原型和模型阿基米德数相等 ,' 。

阿基米德数为:( )根据状态方程不难证明:△o △P TU由Ar Ar 得出:d △To d 40- 2 P由此便可计算出不同盐水密度所对应的温度 ,见表 3。

表 3 不同温度下对应盐水密度表注:原型站台温度 为29(℃。

2.4 模型试验的测试仪器及测点的布置针对模型站台上-个空调送风口进行模拟试验,活塞风变化过程由电动阀自动控制,结果如图2所示。所用试验仪器为:量程为 2500L/h和40m /h的转子流量计(2个)、雷磁 DDSJ-308A电导率仪。试验水箱中测点布置如图3所示。

56 FLUID MACHINERY Vo1.40,No.11,20128鑫4皂Il蜒O1O 55 l0O活塞风持续时间 s)图2 活塞风随时间变化规律t9点- - - ' l l 、.., r - - - - 、- r- 4菱 l 图3 试验台内温度测点布置2.5 现场实测在夏季空调季节,于2010年对上海某闭式系统地铁车站站台-个空调送风口进行现场实测,此风口与试验中所测风口位置相近,测点布置如图4所示。

风口图4 站台层喷口测试温度仪器选用精度为±0.IC、测试范围为10~10&C的DR130多测点热电偶温度仪。

3 试验数据与分析在液体缩尺模型试验中模拟的两股气流的基本参数如下。站台空调送风参数为:温度为24C,风速值为4m/s;模拟地铁活塞风参数为:最大风速为 7.6rn/s,温度为 29C,作用时间为115s,风速值随着时间不断变化,如图2所示。

在-个活塞风周期内空调送风正下方不同高度时温度随时间的变化特征,如图5所示。

g型谴温度(qc)图5 空调送风口正下方竖直方向上温度变化分析图5可得,列车进站时,由于活塞风的温度较高,使空调送风区域内的温度迅速升高,活塞风严重破坏了空调送风的原有轨迹,列车减速时,活塞风风速值缓慢减小,区域内的温度有所下降,在-个列车运行的周期内空调送风口下方竖直方向上的温差波动可达到 3.5℃。在同-时刻,竖直方向上的最大温差约为 2℃。

由图6和7显示 ,在活塞风方向上,分别距空调送风口1.12m处和2.56m处在竖直方向上的温度波动比在送风 口正下方要小,如图 6中,距空调送风口2.56m处温度波动最大只有 1qC,变化趋势仍是先增大,再略有变小的趋势,平均在28.5℃。由于空调送风作用范围不大,在此区域影响较小 ,接近活塞风温度 29℃。在同-时刻,距离空调送风口越远,竖直方向上的温差也越校言姐 1图6 距空调送风口 1.12m处竖直方向上温度变化2012年第 40卷第 11期 流 体 机 械 573.0量越 1.5瞧0.027 28 29温度( :)图7 距空调送风口2.56m处竖直方向上温度变化从图5~7中可以看出,测点与送风口距离越远,在活塞风作用下温度波动越小,空调送风的影响也越校图 8分析了在距地面 1.6m(人员活动区域)处的水平面上活塞风作用的周期内温度的波动,在距空调送风口2.56m时,经计算得温度波动为0.8E,平均温度为 28.4℃,而送风 口正下方温度随活塞风变化较大,波动范围为2.5~3℃,并且平均温度比距送风口2.56m处低 1cIC左右,由此可以看出,在有活塞风的情况下空调送风影响的区域,当在活塞风的方向上 自送风 口向后 2.6m左右时,温度波动小于 0.5℃,与活塞风的温度基本接近,故可判断仅从温度臣虑,两个空调送风口距离不宜小于2.6m。

赠活塞风作用时间fs)图8 距地面高度为 1.6m处水平方向上温度变化4 现场实测数据分析图9中给出了在实测过程中站台空调送风口正下方 1~5个测点随着列车加速、匀速和减速整个过程中温度的变化。

3 0- 、 曼O.O25 27 29温度f :1图9 空调送风口正下方竖直方向上温度变化由图中可见,列车运动引起的活塞风对空调送风影响较大,空调送风的原有轨迹已经完全偏移。在送风口竖直方向上,温差-直在 3℃左右,并且每-测点的温度波动范围为3-3.5℃。

图10给出了距地面 1.5m高处活动区域内,在活塞风方向上距送风口1.5m处(测点 6)与距送风口1.5m(测点 7)处的温度随活塞风变化的过程。其中距送风口1.5m处测点温度几乎不随列车活塞风变化,-直在28.5℃左右,而距送风口1.5m处温度波动为 1.5℃,受活塞风影响较小,送风口正下方温度较大,为 3℃左右。观察得出随着与空调送风口水平距离越远,温度波动越校这与试验结果相似,证明了实验数据的可靠性 。

30嚣27延24活塞风作朋时问(s)图 1O 距地面高度为 1.5m处水平方向上温度变化图11~13给出了试验数据与实测数据的对比,对象分别是空调送风口正下方距地面 0.8m高处、1.6m高处和2.4m高处测点随活塞风作用58 FLUID MACHINERY Vo1.40,No.11,2012下温度变化趋势,由图可见,距地面不同高度测点温度变化的趋势有-定的相似性,随着活塞风增大,温度开始升高2.5e,接着温度平稳在最高处,最后稍有下降。

3027赠24下方竖直方向上温度波动最大为 3qC,同-时刻在竖直方向上的温差随着与送风口距离增大而减校在距地面 1.6m平面处,空调送风口下方温度比送风口后 2.56m处平均温度低 1℃左右;(2)在活塞风作用下空调送风影响的区域为2.6m左右,此区域之外与活塞风的温度接近。从温度臣虑,两个空调送风 口相距小于 2.6m,空调送风作用受活塞风影响较大;大于 2.6m时受活塞风影响较小;(3)分析了现场实测中测点与模型实验中对应的测点 3组数据,温度随活塞风周期变化的趋势相同,验证了实验数据的准确性。

正在加载...请等待或刷新页面...
发表评论
验证码 验证码加载失败