暖通空调ＨＶ＆ＡＣ２０１５年第４５卷第７期
地铁工程暖通空调技术
地铁隧道内壁龛尺寸对射流
风机效果的影响＊
中铁二院集团有限责任公司曾臻☆匡亚迪刘伊江
重庆大学肖益民
广东省建筑设计研究院屈永强
摘要现阶段地铁隧道通风设计中射流风机基本采用壁龛式设计。利用ＣＦＤ对多达４５
种不同的壁龛尺寸以及无壁龛条件下的射流效果进行了模拟分析，最终确定出不同壁龛尺寸对射流风机升压力和诱导段长度的影响。给出了射流风机壁龛式设计的建议尺寸。
关键词
地铁隧道壁龛射流风机升压力
诱导长度ＣＦＤ模拟
ｌｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｎｉｃｈｅｓｉｚｅ
ｏｎ
ｊｅｔｆａｎｅｆｆｅｃｔｉｎ
ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｒａｉｌｗａｙｔｕｎｎｅＩ
Ｂｙ
Ｚｅｎｇ＿７ｈｅｎ＂★，Ｋｕａｎｇ、倒ｆ，ｂｕ
ｙＵｉｏｎ，ＸｉｏｏＹｉｍｉｎｇａｎｄＱｕＹｏｎｇｑｉａｎｇ
ＡｂｓｔｒａｃｔＡｔ
ｐｒｅｓｅｎｔ，ｊｅｔｆａｎｕｓｅｓｎｉｃｈｅｔｙｐｅｉｎｍｏｓｔｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｒａｉｌｗａｙｔｕｎｎｅｌｓ．Ｓｉｍｕｌａｔｅｓ
ａｎｄａｎａｌｙｓｅｓ
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ｊｅｔｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｕｎｄｅｒｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔ
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★ＣｈｉｎａＲａｉｌｗａｙＥｒｙｕａｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｒｏｕｐＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｃｈｅｎｇｄｕ，Ｃｈｉｎａ
０引言
根据《地铁设计防火规范》（送审稿）第８．３．５条：区间隧道内设置的射流风机不宜吊装在轨道区的正上方①，为确保运营安全，同时为方便运营检修，国内地铁射流风机基本选择壁龛式设计。如何在保证射流风机效果的前提下尽量减少土建成本、
研究壁龛尺寸对射流风机的影响成为隧道通风设
图１
ｚ轴剖面示意图
计中需要关注的要点。本文对不同壁龛尺寸下的面４
１５８
ｍｍ。图２为隧道断面示意图②。隧道和
射流风机送风效果进行讨论，提出关于壁龛尺寸的扩大断面的夹角记为曰，臼分别为３０。，４０。，５０。；扩大建议以供参考。断面与隧道间宽度差记为ａ，ａ分别为１，１．２，１．５１模拟计算条件
ｍ；扩大断面的长度ｂ分别为７，９，１１，１３，１５ｍ。模
图１为ｚ轴剖面图即水平剖面图。射流风机
拟单元段的进口段长度为５０ｍ，出口段长度为９０
安装在扩大断面长度方向的中心位置。射流风机ｍ，以保证射流的充分发展Ｅ１｜。
的中心安装位置位于扩大断面中间位置距墙５０２
ｍｍ处，风机下部距地面２
６５８
ｍｍ，风机上部距地
☆曾臻，男，１９８０年９月生，硕士，高级工程师
６１００３１四川成都通锦路３号中铁二院工程集团有限公司地
铁院机电处
＊中铁二院科研课题《射流风机在城市轨道中的运用研究》（Ｏ）１８６０８０１９８０９
①上海市隧道工程轨道交通设计研究院．《地铁设计防火规Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｚ８９８６５９７＠１２６．ＣＯｒｎ
范》送审稿
收稿Ｅｌ期：２０１５—０１—２３②中铁二院．深圳地铁３号线施工图，２００６
修回日期：２０１５一０５一０４
根据ｎ，ｂ，目的取值，组合出４５种模拟工况条
件，见表１。
另外模拟一种无壁龛的情况，即ｂ＝０
ｍ，０＝０。
作为对比。
射流风机性能参数见表２。
隧道壁面绝对粗糙度根据ＴＢ１００６８－－２０００《铁路隧道运营通风设计规范》取０．０１５ｍ［ｚ一。速
图２隧道断面ｘ轴剖面示意图
度边界条件按照临界风速取值为２．５ｍ／ｓ。区间
表１模拟工况条件汇总
工况编号
ｅ／（。）
ａ／ｍ
ｂ／ｍ
工况编号
ａ／（。）
ａ／ｍ
ｂ／ｍ
工况编号
∥（。）
ａ／ｍ
ｂ／ｍ
ｌ３０１．Ｏ７１６４０１．Ｏ７３１５０１．Ｏ７２３０１．Ｏ９１７４０１．０９３２５０１．０９３３０１．Ｏ１１１８４０１．Ｏ１１３３５０１．０１１４３０１．０１３１９４０１．Ｏ１３３４５０１．Ｏ１３５３０１．Ｏ１５２０４０１．０１５３５５０１．Ｏ．１５
６３０１．２７２１４０１．２７３６５０１．２７７３０１．２９２２４０１．２９３７５０１．２９８３０１．２１１２３４０１．２１１３８５０１．２１１９３０１．２１３２４４０１．２１３３９５０１．２１３ｌＯ３０１．２１５２５４０１．２１５４０５０１．２１５１１３０１．５７２６４０１．５７４１５０１．５７１２３０１．５９２７４０１．５９４２５０１．５９１３３０１．５１１２８４０１．５１１４３５０１．５１１１４３０１．５１３２９４０１．５１３４４５０１．５１３１５
３０
１．５
１５
３０
４０
１．５
１５
４５
５０
１．５
１５
表２射流风机性能参数
理软件Ｔｅｃｐｌｏｔ３６０，通过观察云图得到诱导通风直径／ｍ段长度。
长度／ｍ
出口风速／（ｍ／ｓ）２）在Ｆｌｕｅｎｔ软件中截取关键断面０，２５，５０功率／ｋＷ
（风机进口），６０，９０，１４０ｍ（风机出口），以及通过
隧道出口设置为压力边界条件，即给定压力值（近１）得到的诱导通风段长度大致位置前后１２个断面
似为大气压）。
１１０，１１１，１１２，１１３，１１４，１１５，１１６，１１７，１１８，１１９，采用ＡｕｔｏＣＡＤ软件建立几何模型导人１２０，１２１
ＩＴｌ。
Ｆｌｕｅｎｔ软件进行数值模拟计算。隧道模型在笛卡
３）运用Ｆｌｕｅｎｔ软件计算出２）中所有断面的儿坐标系中的位置如图３所示。
静压值及速度值。
４）将３）得到的各断面静压值和速度值输人到
Ｅｘｃｅｌ里面得出各断面的动压值及全压值，从而得到全压最大值以及全压最大值处的断面位置。
５）利用Ｅｘｃｅｌ整理数据，制作断面压力趋势图及诱导通风段长度和有效升压力变化趋势图。２．１不同壁龛条件下的模拟结果
模拟条件：０：３０。，口一１．０
ｍ，ｂ＝７ｍ。
图３隧道计算模型在笛卡儿坐标系中的位置示意图
速度分布云图、主要断面全压力等值线图及断
２模拟计算结果
面压力趋势图见图４～９。
Ｆｌｕｅｎｔ软件运算结束以后，按以下步骤进行
从模拟结果可以得到，从隧道一端进入的气流结果处理。
全压不断降低，在射流风机人口处达到最低１）将Ｆｌｕｅｎｔ软件模拟得到的结果导人后处
一１１．４４４０Ｐａ。此后，射流风机的增压作用开始
４２
暖通空调ＨＶ＆ＡＣ
２０１５年第４５卷第７期
５Ｏ５Ｏ５
地铁工程暖通空调技查
Ｂ奇
０５０５
¨¨拍∽撕抽¨∽¨ｏ０
ｙ／ｍ
图８ｘ＝１４０
ｍ剖面全压力等值线图
图４速度分布云图
６垂２
５Ｏ５０毛毛ａ童５日葑
２Ｏ１５ｌＯ
０２４６８Ｏ２４６
断商位置／ｍ
＋动压一静压
图９日＝３０。，ａ＝１
０ｍ，ｂ＝７ｍ，ｙ＝２，５
全压
ｍ／ｓ断面压力趋势图
０５Ｏ
流风机的诱导通风段总长度为６０．７ｍ，有效升压
力为１５．５７６
２Ｐａ。
ｘ＝１１６
图５ｍ剖面全压力等值线图
４５种工况的模拟全部按照以上步骤进行，剩余４４种工况只列出模拟结果图表，数据计算步骤及分析不再赘述。
２．２无壁龛时的模拟结果（见图１０）
５
心
ｌ｜畦盛醯
Ｌ一二一Ｌ—Ｌ—Ｌ一一
图６
一
广
ｙ／‘
ｘ＝１１７
一ｊ｛■
安靼
＿Ｒ
１
出一旧一塔一
ｍ剖面全压力等值线图
＋动压一一静压
新向位簧／ｍ
全压
：
：俩
副
图１０无壁龛时断面压力趋势图
匡
４‘４３
３模拟结果分析
３．１
不同壁龛尺寸条件下每组射流风机的升压力对模拟结果进行整理，获得不同壁龛尺寸下每
：
：
和诱导段长度
组射流风机的升压力、诱导段长度，见表３～５，可供工程设计参考。
３．２壁龛安装尺寸对射流风机升压力的影响
１）３个因素中，壁龛角度对射流风机升压力的影响最大。当０＝３０。时，相对于无壁龛的升压力修正系数为０．８２～ｏ．９０；当口一４０。时，相对于无壁龛的升压力修正系数为０．６７～ｏ．８３；当臼一５０。时，
３町
ｘ＝１１８
．／
图７ｍ剖面全压力等值线图
逐步体现，隧道内气流进入射流诱导段。在该段内，由射流风机喷出的高速气流与区间内其他气体相互掺混，区间断面总压力不断上升，在１１７ｍ处全压力达到最大值４．１３２
２
Ｐａ。在此次模拟中，射
表３不同壁龛尺寸下每组射流风机的升压力Ｐａ
３）壁龛宽度ａ对升压力的影响相对较小。臼
夹角口／宽度ｎ／
壁龛段长度ｂ／ｍ
（。）
ｍ—再■—Ｆ厂—瓦了—面百面
值越小时，ｂ值的影响也越小。
３．３壁龛安装尺寸对射流诱导段长度的影响
１）３个因素中，壁龛角度臼对诱导段长度的影响最大。随着臼值增大，诱导段长度逐渐减小。曰值越大，射流出口受到的阻挡越大，其动量交换越
充分，因此诱导段越短。
２）壁龛段长度ｂ对诱导段长度的影响具有一
定的不确定性，但影响不显著。
３）壁龛宽度ａ对诱导段长度的影响与曰值有关。当护值较小时，口值的影响较大，口值增大，诱导段长度减小。当日值增大时，ａ值的影响逐渐减小。
４结论和建议
４．１鉴于臼对升压力的影响比长度ｂ更大，建议
设计中臼不宜大于３０。，以保证射流风机升压力相对于无壁龛的修正系数达到０．８２以上。
４．２壁龛宽度ａ对升压力的影响不显著，ａ值越小，开挖量越小。建议设计中在保证不影响界限的
表５不同壁龛尺寸下每组射流风机的诱导段长度ｍ
情况下，壁龛宽度取最小值。
４．３随壁龛段长度的增加，升压力增大。根据计算
结果，壁龛段长度由７ｌ＇ｎ增大到１５ｍ时，每组射流风机升压力增大约１．３Ｐａ，只有隧道段的射流风机总组数超过１１组时，才能减少１组射流风机。如果按照每开挖１ｍ２面积造价增加０．８万元、每组射流风机价值１０万元计算，壁龛段长度宜按最小值７ｍ
设计，以减小开挖量，节省开挖造价。
相对于无壁龛的升压力修正系数为０．５９～ｏ．７６。
参考文献：
随着目的增大，射流风机升压力减小较为明显。
Ｅｌｉ
曾臻，肖益民．地铁射流风机最佳纵向间距探讨口］．２）壁龛段长度ｂ的影响次之。随着壁龛段长
铁道标准设计，２０ＬＯ（￥２）：７６—７８度ｂ的增大，升压力呈变大趋势。在不同的占值Ｅ２］
中铁二院工程集团有限责任公司．ＴＢ１００６８－－２０１０时，ｂ值增大对升压力的影响不同，口值越大，ｂ值
铁路隧道运营通风设计规范［ｓ］．北京：中国铁道出版增大对升压力的影响越显著。
社，２０１０
＇●＇’，●，’＇＇ｌｌ＇＇，＇＇＇ｌＩ，＇＇ｌｌ＇●●●’，，ｌ’＇，，＇＇ｌｌ，ｌ，’＇●ｌ’●，ｌ＇ｌｌ＇ｌ＇●＇，，’＇ｌｌ’，，，’＇ｌ＇＇，＇’，＇ｌ＇＇＞’＇＇，，＇
・简讯・
２０１５年山东省暖通空调制冷热动学术年会召开
年会由山东土木建筑学会暖通空调专业委员会、山东土维度发展与趋势》、潘云钢总工的《注重运行管理追求运行
木建筑学会建筑热能动力专业委员会、中国勘察设计协会建效果——关于（暖通空调系统使用说明书＞的思考》、徐宏庆
筑环境与设备分会山东省委员会主办，临沂市建筑设计院有总工的《输配系统中变频调速技术的研究与应用》、刁乃仁限公司、山东天宝空气能热泵技术有限公司协办，于２０１５年教授的《绿色供暖技术及其应用案例》、胡松涛教授的《海水６月２５—２７日在山东临沂市召开，与会代表３５０余人。
源热泵前端换热技术研究最新进展》、寿炜炜总工的《国家年会以“务实创新、协同发展”为主题，以专家讲座、企（防排烟系统技术规范＞要点介绍》、于晓明总工的《暖通空业专题交流为主要形式，交流内容丰富，时间安排紧凑，受调设计常见问题与对策》等专题报告。
到与会代表的好评。会议安排了徐伟院长的《绿色建筑多
（李向东）