[发明专利]用液体模拟地铁环境两股气流非等温耦合过程的实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及室内气流组织热环境研究领域，具体涉及到用液体模拟地铁热环境中两股典 型气流在站台非等温耦合的实验装置。

背景技术

地铁作为一种重要的交通工具，以其快速、安全、便利和无污染等优点在国内外大中城 市广泛应用。而因区间内运行列车前后压差而导致的活塞风与车站通风系统送风气流在车站 相耦合是地铁热环境气流组织的典型特征，其广泛存在于站台层、站厅层和中转区域等。这 两股气流耦合的基本规律及其优化与地铁热环境的舒适性和系统能耗紧密相关，而在现有相 关研究中未见报道，因此站台活塞风与送风射流耦合作用规律的研究具有重要意义且亟待解 决。

目前地铁热环境研究方法主要有现场实测，数值模拟和少量气体缩尺模型实验。现场实 测受到测试时段车况、车站乘客等现场因素制约，较难分析物理现象的变化规律；数值模拟 受限于物理模型的建立和边界条件的设定，其研究结果的可信性需经其他研究手段的验证； 搭建包括区间隧道、站台和站厅在内的地铁气体缩尺模型试验台较为复杂，且气流在小尺寸 下的变化规律与原型尺寸的差异较大。此外由于空气粘滞系数比水小一个数量级，因此气体 缩尺实验装置的几何尺寸较大，占用较多空间。因此研究出一种能以液体代替气体获得活塞 风与站台送风射流耦合规律的系统装置，是解决当前地铁热环境基础问题十分紧迫而有意义 的工作。

发明内容

本发明公开了一种用液体模拟地铁环境两股气流非等温耦合过程的实验装置，该实验装 置在满足水和气体相关相似准则前提下，能较好再现稳态射流与间歇性受迫气流耦合前后的 物理现象及其温度场和速度场变化特性，可以克服现场实测中现场诸因素的干扰，弥补了数 值模拟受限于物理建模和边界条件设定的制约，本发明实验装置不仅方便调节工况，而且液 体缩尺模型试验台尺寸大小适中，方便测量，在满足相似准则前提下，能较好再现地铁复杂 气流组织变化特性，为地铁设计运营过程中实现站台气流组织的舒适性和节能性服务。

本发明技术方案如下：

一种用液体模拟地铁环境两股气流非等温耦合过程的实验装置，包括三部分：站台空调 送风射流部分A、站台活塞风部分B、站台模型部分C，其特点是：

站台模型部分C包括一个封闭水箱，封闭水箱上方等距离开有三个水管口，分别为水管 口一，水管口二，水管口三，封闭水箱右侧壁开有四个溢水口，封闭水箱左侧壁开有进水口；

站台活塞风部分B包括储水箱一、水泵一、阀门一、电动调节阀、转子流量计一、阀门 二和管路构成；储水箱一上开有出水口，出水口通过管路依次与水泵一、阀门一、电动调节 阀、转子流量计一、阀门二、封闭水箱左侧壁的进水口连通；构成站台活塞风送风部分。

站台空调送风射流部分A包括储水箱二、三个水泵、三个阀门、三个转子流量计和三条 管路构成；所述的储水箱二开有三个出水口，每个出水口通过管道依次与水泵、阀门、转子 流量计连接，形成三条管路，三条管路末端分别与封闭水箱的水管口一、水管口二、水管口 三连通，构成站台空调送风射流部分。其中，根据模型试验的相似性原理，在储水箱二内调 节盐水的不同浓度，来反映不同的空调送风温度。

所述封闭水箱的进水口设置在封闭水箱侧壁后下方，其中一个溢水口在封闭水箱对应侧 与进水口对应于同一中心线位置，其它三个溢水口等距离排列在封闭水箱同侧壁上部。

本发明的有益效果是：

本实验装置能对空调季节地铁典型气流组织速度场和温度场的耦合规律进行研究，填补 了地铁热环境现有研究的不足；液体模型实验台弥补了现场实测工况不方便调节和数值模拟 受边界条件等输入参数制约的不足，在满足相似准则前提下，能较好再现地铁复杂气流组织 温度场和速度场的变化特性，试验台尺寸大小适中，试验结果数据可靠，为地铁设计运营过 程中实现站台气流组织的舒适性和节能性服务。

附图说明

图1为本发明实验装置的整体结构示意图；

图2为本发明实验装置站台模型部分C的俯视图；

图3为本发明实验装置站台空调送风射流储水箱二的轴测图。

A、站台空调送风射流部分  B、站台活塞风部分  C、站台模型部分