【摘要】：隨著地鐵線路運載量的逐年增加,全世界各地區(qū)均有地鐵過熱問題被頻頻曝出,為了分析過熱問題的原因,進而更有針對性的改善地鐵隧道內的熱環(huán)境,有必要對長期蓄熱地鐵隧道內空氣溫度的變化規(guī)律進行分析。通風作為一種最簡單便捷的改善熱環(huán)境的方式,首先被考慮應用于地鐵隧道的降溫,本文正是在明晰了隧道內空氣溫度變化規(guī)律的基礎上進一步研究了機械通風對于地鐵隧道降溫的可行性。首先,以地鐵隧道內空氣溫度為研究對象,根據(jù)熱力學第一定律、傳熱學相關知識及force-restore理論建立了年周期下地鐵隧道機械通風-土壤蓄熱耦合物理模型及數(shù)學模型,并對模型進行求解得到了地鐵隧道空氣溫度的預測方程。將方程中的參數(shù)進行整合得到具有物理意義的四個物理量,系統(tǒng)的時間參數(shù)、隧道內空氣與周圍土壤的參數(shù)化對流換熱系數(shù)、蓄熱層土壤與恒溫層土壤之間的參數(shù)化傳熱系數(shù)、由內熱源引起的溫升,分析了隧道內空氣溫度的平均值、振幅、相位隨各個物理量的變化規(guī)律。然后,利用年周期下的機械通風-土壤蓄熱耦合模型對倫敦、哈爾濱、北京、廣州、昆明的地鐵隧道溫度進行計算,代入室外氣象參數(shù)之后得到地鐵隧道長期全機械通風運行下的溫度變化方程,對比分析了不同室外條件、不同通風量、不同內熱源產(chǎn)熱量對隧道內空氣溫度變化的影響程度,得到了地鐵隧道溫度的變化趨勢及溫度升高的主要原因。最后,為了更有針對性的說明隧道內過熱問題的原因,以及對隧道進行通風降溫的可行性,單獨對夏季典型日隧道內的空氣溫度進行計算。通過建立日周期下地鐵隧道機械通風-土壤蓄熱的耦合模型,代入各地區(qū)夏季典型日的室外條件,得出各地區(qū)地鐵長期運行后在夏季典型日的隧道空氣溫度。定義了三種不同地鐵隧道類型,并分析得出各類型地鐵隧道內的過熱溫度限值,進而分析了機械通風對不同類型地鐵隧道降溫的可行性。本文得到的主要成果有地鐵隧道機械通風-土壤蓄熱耦合物理模型、數(shù)學模型及長期蓄熱地鐵隧道全時段機械通風條件下的溫度預測方程。利用這些成果分析得出隧道內空氣溫度的平均值主要與通風換氣次數(shù)、內熱源產(chǎn)熱量兩個因素的有關,振幅主要與大氣溫度的振幅、隧道內通風換氣次數(shù)兩個因素有關,相位延遲僅與通風換氣次數(shù)相關,年周期下隧道內外空氣溫度相位差的最大值為26 d,約0.07個周期。對于已經(jīng)存在隧道過熱問題的地鐵線路,增大通風換氣次數(shù)的方法對于這類地鐵線路的降溫效果是有限的;對于未來可能出現(xiàn)過熱風險的地鐵線路,通風換氣次數(shù)由5次/h增大到15次/h,地鐵在運行50年后在夏季典型日的隧道溫度增量將減小2℃。
【圖文】：

能量守恒定律。溫度隨深度變化的示意圖（圖 2-1）可以看出最熱月的溫度反而低于該處的全年平均溫度全年平均溫度。在地面溫度波出現(xiàn)最高值時地層溫度，卻因為地面溫度波的時間延遲，可能會隨著深度的不同而處于最低值或較低

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文 越大時，地溫變化幅值按照自然指數(shù)規(guī)律變小，處的溫度趨近于 ，即土壤恒溫層的溫度和地量守恒定律。度隨深度變化的示意圖（圖 2-1）可以看出，，當熱月的溫度反而低于該處的全年平均溫度，而年平均溫度。在地面溫度波出現(xiàn)最高值時，地層溫度，卻因為地面溫度波的時間延遲，并不能會隨著深度的不同而處于最低值或較低數(shù)值
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U453.5;U231.5

【參考文獻】

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本文編號：2644431