【摘要】：隨著地鐵線路運(yùn)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(jìn)而更有針對(duì)性的改善地鐵隧道內(nèi)的熱環(huán)境,有必要對(duì)長(zhǎng)期蓄熱地鐵隧道內(nèi)空氣溫度的變化規(guī)律進(jìn)行分析。通風(fēng)作為一種最簡(jiǎn)單便捷的改善熱環(huán)境的方式,首先被考慮應(yīng)用于地鐵隧道的降溫,本文正是在明晰了隧道內(nèi)空氣溫度變化規(guī)律的基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究了機(jī)械通風(fēng)對(duì)于地鐵隧道降溫的可行性。首先,以地鐵隧道內(nèi)空氣溫度為研究對(duì)象,根據(jù)熱力學(xué)第一定律、傳熱學(xué)相關(guān)知識(shí)及force-restore理論建立了年周期下地鐵隧道機(jī)械通風(fēng)-土壤蓄熱耦合物理模型及數(shù)學(xué)模型,并對(duì)模型進(jìn)行求解得到了地鐵隧道空氣溫度的預(yù)測(cè)方程。將方程中的參數(shù)進(jìn)行整合得到具有物理意義的四個(gè)物理量,系統(tǒng)的時(shí)間參數(shù)、隧道內(nèi)空氣與周圍土壤的參數(shù)化對(duì)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(nèi)熱源引起的溫升,分析了隧道內(nèi)空氣溫度的平均值、振幅、相位隨各個(gè)物理量的變化規(guī)律。然后,利用年周期下的機(jī)械通風(fēng)-土壤蓄熱耦合模型對(duì)倫敦、哈爾濱、北京、廣州、昆明的地鐵隧道溫度進(jìn)行計(jì)算,代入室外氣象參數(shù)之后得到地鐵隧道長(zhǎng)期全機(jī)械通風(fēng)運(yùn)行下的溫度變化方程,對(duì)比分析了不同室外條件、不同通風(fēng)量、不同內(nèi)熱源產(chǎn)熱量對(duì)隧道內(nèi)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(shì)及溫度升高的主要原因。最后,為了更有針對(duì)性的說明隧道內(nèi)過熱問題的原因,以及對(duì)隧道進(jìn)行通風(fēng)降溫的可行性,單獨(dú)對(duì)夏季典型日隧道內(nèi)的空氣溫度進(jìn)行計(jì)算。通過建立日周期下地鐵隧道機(jī)械通風(fēng)-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(zhǎng)期運(yùn)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(nèi)的過熱溫度限值,進(jìn)而分析了機(jī)械通風(fēng)對(duì)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(jī)械通風(fēng)-土壤蓄熱耦合物理模型、數(shù)學(xué)模型及長(zhǎng)期蓄熱地鐵隧道全時(shí)段機(jī)械通風(fēng)條件下的溫度預(yù)測(cè)方程。利用這些成果分析得出隧道內(nèi)空氣溫度的平均值主要與通風(fēng)換氣次數(shù)、內(nèi)熱源產(chǎn)熱量?jī)蓚�(gè)因素的有關(guān),振幅主要與大氣溫度的振幅、隧道內(nèi)通風(fēng)換氣次數(shù)兩個(gè)因素有關(guān),相位延遲僅與通風(fēng)換氣次數(shù)相關(guān),年周期下隧道內(nèi)外空氣溫度相位差的最大值為26 d,約0.07個(gè)周期。對(duì)于已經(jīng)存在隧道過熱問題的地鐵線路,增大通風(fēng)換氣次數(shù)的方法對(duì)于這類地鐵線路的降溫效果是有限的;對(duì)于未來可能出現(xiàn)過熱風(fēng)險(xiǎn)的地鐵線路,通風(fēng)換氣次數(shù)由5次/h增大到15次/h,地鐵在運(yùn)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(shí)地層溫度，卻因?yàn)榈孛鏈囟炔ǖ臅r(shí)間延遲，可能會(huì)隨著深度的不同而處于最低值或較低

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文 越大時(shí)，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(dāng)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(shí)，地層溫度，卻因?yàn)榈孛鏈囟炔ǖ臅r(shí)間延遲，并不能會(huì)隨著深度的不同而處于最低值或較低數(shù)值
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U453.5;U231.5

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2644431