孟買(mǎi)地鐵3號(hào)線(xiàn)通風(fēng)性能化設(shè)計(jì)SES模擬應(yīng)用

萬(wàn)坡緒

（上海公路橋梁（集團(tuán)）有限公司，上海 200433）

國(guó)內(nèi)新建地鐵區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)多采用指令性規(guī)范設(shè)計(jì)方法，根據(jù)規(guī)范［1］參數(shù)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算與設(shè)備選型.規(guī)范設(shè)計(jì)能夠提升設(shè)計(jì)效率，但無(wú)法根據(jù)具體工程情況進(jìn)行性能化設(shè)計(jì)，往往造成通風(fēng)防煙排煙系統(tǒng)設(shè)備選型容量過(guò)大或不能滿(mǎn)足工程使用要求，運(yùn)營(yíng)成本不經(jīng)濟(jì).國(guó)內(nèi)也有部分學(xué)者使用數(shù)值模擬工具（SES，CFD，F(xiàn)DS等）針對(duì)隧道通風(fēng)排煙某一特定專(zhuān)題進(jìn)行模擬研究，師虹［2］借助數(shù)值模擬工具研究了雙洞單向雙向換氣通風(fēng)隧道火災(zāi)溫度場(chǎng)及逃生疏散；黃俊杰［3］采用SES程序建立了某市域鐵路兩段地下區(qū)間不同工況下的模型并模擬計(jì)算獲得相關(guān)通風(fēng)參數(shù)間影響關(guān)系；馬江燕等［4］采用實(shí)測(cè)與一維數(shù)值模擬方法指導(dǎo)站臺(tái)門(mén)型式選擇和運(yùn)行策略制定；榮建忠等［5］在驗(yàn)證了SES數(shù)值模擬軟件在有效性基礎(chǔ)上采用SES和FDS數(shù)值模擬軟件對(duì)雙存車(chē)線(xiàn)區(qū)段的存車(chē)和正線(xiàn)火災(zāi)進(jìn)行混合數(shù)值模擬研究并得到了雙存車(chē)線(xiàn)最佳送風(fēng)排煙氣流組織模式下的排煙系統(tǒng)配置方案；劉伊江［6］指出國(guó)內(nèi)防排煙設(shè)計(jì)由原指令性設(shè)計(jì)向性能化設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)型，地鐵防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)介于二者之間，尚未建立針對(duì)地鐵工程消防性能化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)理論體系及評(píng)價(jià)體系，文中指出了從性能化設(shè)計(jì)角度地鐵區(qū)間隧道防排煙原則、列車(chē)火災(zāi)功率取值、排煙量計(jì)算等方面國(guó)內(nèi)存在的問(wèn)題.以上研究表明，在國(guó)內(nèi)隧道通風(fēng)排熱設(shè)計(jì)過(guò)程中已經(jīng)有部分學(xué)者開(kāi)始嘗試使用數(shù)值模擬工具支持設(shè)計(jì)及方案選型，但國(guó)內(nèi)類(lèi)似項(xiàng)目性能化設(shè)計(jì)還存在問(wèn)題，同時(shí)，缺少整條區(qū)間隧道通風(fēng)性能化設(shè)計(jì)SES模擬的工程應(yīng)用案例.

印度孟買(mǎi)地鐵3號(hào)線(xiàn)工程（mumbai metro line 3 project，MM3）參考日、美、歐等國(guó)規(guī)范［7］與類(lèi)似工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，在項(xiàng)目招標(biāo)規(guī)格說(shuō)明書(shū)中提出MM3工程區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)方案采用性能化設(shè)計(jì)方法，對(duì)地下區(qū)間隧道（含車(chē)站軌行區(qū)）采用隧道模擬軟件（IDA EQUA simulation AB V1.2，IDA）進(jìn)行地鐵環(huán)境模擬分析（subway environment simulation，SES），特殊區(qū)域結(jié)合3維數(shù)值模擬技術(shù)（fire dynamics simulator，F(xiàn)DS），并提供通過(guò)驗(yàn)證的區(qū)間隧道通風(fēng)方案和設(shè)計(jì)參數(shù).MM3項(xiàng)目SES數(shù)值模擬經(jīng)過(guò)多次迭代以驗(yàn)證隧道通風(fēng)方案在不同運(yùn)行工況下區(qū)間隧道內(nèi)實(shí)現(xiàn)的風(fēng)速、壓力變化、煙氣流動(dòng)與控制，以及長(zhǎng)期20 a運(yùn)營(yíng)后區(qū)間隧道墻壁溫度變化等關(guān)鍵參數(shù)，并指導(dǎo)優(yōu)化隧道、車(chē)站通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備選型.本文MM3工程通風(fēng)性能化設(shè)計(jì)SES數(shù)值模擬應(yīng)用探析為國(guó)內(nèi)同行承擔(dān)海內(nèi)外類(lèi)似項(xiàng)目性能化設(shè)計(jì)提供參考.

1 項(xiàng)目介紹及SES數(shù)值模擬范圍

MM3地鐵是印度孟買(mǎi)第1條地下雙隧道地鐵，地下區(qū)間全長(zhǎng)32.5 km，隧道截面積24.5 m2，共設(shè)置26站，26區(qū)間.線(xiàn)路走向及車(chē)站分布，如圖1所示.地下車(chē)站采用全高屏蔽門(mén)，地鐵設(shè)計(jì)運(yùn)行速度80 km·h-1，行車(chē)間距120 s，站內(nèi)?？?0 s.

圖1 MM3地鐵線(xiàn)路圖及車(chē)站分布Fig.1 MM3 metro line&stations

MM3工程性能化設(shè)計(jì)要求使用SES數(shù)值模擬并獲得以下內(nèi)容或參數(shù)：1）整條32.5 km地下雙隧道20 a內(nèi)正常運(yùn)行工況下隧道壁（內(nèi)壁深5 cm）溫度變化；2）正常工況：隧道內(nèi)環(huán)境溫度、屏蔽門(mén)空氣滲入和滲出量、作用于屏蔽門(mén)、旁通道聯(lián)絡(luò)門(mén)壓力波動(dòng)、列車(chē)內(nèi)壓力脈動(dòng)、隧道新風(fēng)量需求；3）阻塞工況隧道內(nèi)環(huán)境溫度；4）緊急工況隧道不同送風(fēng)量下的隧道風(fēng)速.

2 SES數(shù)值模擬分析及應(yīng)用參數(shù)設(shè)置

2.1 隧道模型建立

根據(jù)隧道線(xiàn)路信息、折返線(xiàn)、車(chē)站布局、節(jié)點(diǎn)位置、線(xiàn)路海拔高程變化信息等在IDA軟件內(nèi)建立MM3工程隧道通風(fēng)系統(tǒng)如圖2所示網(wǎng)絡(luò)模型.

圖2 IDA隧道模型Fig.2 IDA tunnel model

2.2 項(xiàng)目參數(shù)設(shè)置

MM3工程所在地［8］平均海拔高度14 m；標(biāo)準(zhǔn)大氣壓101 157 Pa；11～5月非雨季溫度干球溫度33.9℃，濕球溫度24.0℃，相對(duì)濕度60%，導(dǎo)熱系數(shù)0.026 7 W·（m·K）-1；6～10月雨季溫度干球溫度30.9℃，濕球溫度27.1℃，相對(duì)濕度74.73%，導(dǎo)熱系數(shù)0.026 5 W·（m·K）-1；表層土4米以下底層土壤物性［9-10］密度2 042 Kg·m-3，導(dǎo)熱系數(shù)0.29 W·（m·K）-1，比熱781 J·（Kg·K）-1，年溫度25.8～28.5℃，年平均溫度27.2℃.地鐵列車(chē)長(zhǎng)度174.2 m，車(chē)頭面積10.55 m2，列車(chē)周長(zhǎng)15.94 m，車(chē)頭阻力系數(shù)0.55，只與粘性阻力有關(guān)的表面摩擦系數(shù)0.012，列車(chē)最大載客量3 040人（平均每人體重65 kg），空車(chē)毛重329.195 t，AW3荷載列車(chē)載客6人·m-2總重量485.957 t，AW4荷載列車(chē)載客8人·m-2總重量529.525 t，剎車(chē)制動(dòng)最大效率88%，對(duì)流換熱系數(shù)20 W·（m2·K）-1，列車(chē)火災(zāi)強(qiáng)度15 MW中等火災(zāi)發(fā)展速度［7］；正常工況車(chē)輛載荷AW3，阻塞工況車(chē)輛載荷AW4.計(jì)劃2 025年實(shí)現(xiàn)日客流量138 700人，2 031年實(shí)現(xiàn)日客流量169 900人.隧道通風(fēng)噴嘴按面積1.6 m2，角度0°，效率100%簡(jiǎn)化處理.

區(qū)間隧道坡度對(duì)隧道內(nèi)氣流組織的影響通過(guò)計(jì)算出的臨界速度乘以如圖3所示梯度系數(shù)進(jìn)行修正.

圖3 確定臨界速度的梯度系數(shù)Fig.3 Critical velocity gradient coefficient

表1 摩擦系數(shù)計(jì)算表Tab.1 Friction coefficient calculation

臨界速度u根據(jù)規(guī)范［13-14］、文獻(xiàn)［15］按式（5） 計(jì)算獲得：

其中：ρa(bǔ)為環(huán)境空氣密度，Kg·m-3，從孟買(mǎi)當(dāng)?shù)貧庀筚Y料獲得；Cp為熱容，KJ·（Kg·K）-1，從孟買(mǎi)當(dāng)?shù)貧庀筚Y料獲得；Lb為煙氣羽流長(zhǎng)度，當(dāng)Lb=0時(shí)，計(jì)算風(fēng)速為臨界速度；當(dāng)Lb≠0時(shí)，計(jì)算風(fēng)速為限制速度；g為孟買(mǎi)當(dāng)?shù)刂亓铀俣?；H為隧道高度，m，從土建結(jié)構(gòu)資料中獲得；Q·為總熱負(fù)荷（HRR），KW，MM3工程資料提供15 000 kW；W為隧道寬度，m，從土建結(jié)構(gòu)資料中獲得；Ta為孟買(mǎi)當(dāng)?shù)丨h(huán)境溫度，K；u為區(qū)間隧道軸向風(fēng)速，m·s-1.

2.3 SES數(shù)值模擬

MM3項(xiàng)目SES模型中隧道與車(chē)站關(guān)鍵參數(shù)按照以上第1和第2.2章節(jié)參數(shù)配置后選定程序模型進(jìn)行分項(xiàng)模擬工作.

圖4 臨界風(fēng)速與阻塞率關(guān)系Fig.4 Critical velocity and blockage rate relationship

2.3.1 長(zhǎng)期運(yùn)行熱沉模擬

長(zhǎng)期運(yùn)行熱沉模擬目的是分析列車(chē)正常運(yùn)行多年后隧道壁溫度變化，以驗(yàn)證系統(tǒng)能否滿(mǎn)足項(xiàng)目設(shè)計(jì)要求，同時(shí)，穩(wěn)定的隧道壁溫度將被用作IDA模擬列車(chē)正常工況、阻塞工況、緊急工況隧道空氣溫度的初始邊界條件.輸入列車(chē)正常運(yùn)行工況發(fā)車(chē)頻率及各系統(tǒng)設(shè)備散熱量等參數(shù)，在SES-MM3模型內(nèi)以AW3荷載，列車(chē)80 km·h-1運(yùn)行速度，行車(chē)間距120 s，站內(nèi)?？?0 s參數(shù)設(shè)置.模擬地鐵20 a運(yùn)行期限內(nèi)隧道壁溫度變化，模擬結(jié)果如圖5所示.

圖5 長(zhǎng)期運(yùn)行隧道墻壁溫度曲線(xiàn)Fig.5 Long term wall temperature under operation

2.3.2 正常工況模擬

正常運(yùn)行工況模擬分析以下案例：1）隧道內(nèi)空氣環(huán)境溫度；2）通過(guò)屏蔽門(mén)的空氣滲入和滲出量；3）作用于屏蔽門(mén)、旁通道聯(lián)絡(luò)門(mén)的壓力波動(dòng)；4）車(chē)廂內(nèi)壓力脈動(dòng)分；5）隧道新風(fēng)量需求.

同樣，在SES-MM3工程模型內(nèi)以AW3荷載，列車(chē)80 km·h-1運(yùn)行速度，行車(chē)間距120 s，站內(nèi)?？?0 s參數(shù)設(shè)置，模擬隧道和軌行區(qū)空氣溫度，模擬結(jié)果如圖6所示.

圖6 正常工況運(yùn)行隧道區(qū)間環(huán)境溫度Fig.6 Tunnel temperature in normal operation

屏蔽門(mén)空氣量滲入與滲出，基于秒為時(shí)間刻度模擬1 h內(nèi)各車(chē)站的數(shù)值，結(jié)果如圖7所示.

圖7 正常工況車(chē)站屏蔽門(mén)空氣滲透量Fig.7 PSD infiltration volume in normal operation

作用于屏蔽門(mén)、旁通道聯(lián)絡(luò)門(mén)的壓力波動(dòng)基于隧道和軌行區(qū)空氣動(dòng)力學(xué)，模擬列車(chē)以70 km·h-1速度不靠站快速過(guò)站對(duì)屏蔽門(mén)產(chǎn)生的瞬時(shí)壓力，以軌行區(qū)最大瞬時(shí)壓力區(qū)間作為最不利工況區(qū)間.分別模擬4種不同工況下列車(chē)快速過(guò)站時(shí)屏蔽門(mén)瞬時(shí)壓力波動(dòng)值，結(jié)果如表2所列.作用于旁通道門(mén)壓力波動(dòng)，以列車(chē)80 km·h-1運(yùn)行速度正常工況作為模擬參數(shù)，選取作用于旁通道門(mén)最大壓力波動(dòng)值作為整條線(xiàn)作用于旁通道門(mén)的壓力值.模擬結(jié)果表明作用于屏蔽門(mén)上的推力為負(fù)300 Pa，吸力為正150 Pa.

表2 列車(chē)快速過(guò)站作用于屏蔽門(mén)空氣壓力波動(dòng)Tab.2 Train fast crossings act on screen door air pressure fluctuations

模擬分析正常運(yùn)行工況下的區(qū)間隧道和軌行區(qū)內(nèi)部瞬態(tài)壓力脈沖對(duì)乘客舒適性的影響以評(píng)估與改進(jìn)隧道通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案.在IDA模擬模型中選取上下行線(xiàn)最大瞬時(shí)壓力進(jìn)行分析，模擬結(jié)果如表3所列.

表3 列車(chē)正常運(yùn)行壓力脈沖對(duì)舒適度影響分析Tab.3 Pressure pulse analysis for air comfort in normal operation

隧道通風(fēng)系統(tǒng)方案需要評(píng)估新風(fēng)量需求滿(mǎn)足程度，以符合乘客健康衛(wèi)生要求等.列車(chē)區(qū)間隧道內(nèi)運(yùn)行由于活塞風(fēng)效應(yīng)，會(huì)產(chǎn)生一部分新風(fēng)量進(jìn)入隧道，同時(shí)，排出一部分隧道內(nèi)污濁空氣.利用IDA軟件模擬列車(chē)正常運(yùn)行工況下活塞風(fēng)效應(yīng)產(chǎn)生的新風(fēng)量，選取上下行線(xiàn)產(chǎn)生的最小新風(fēng)量值作為全線(xiàn)新風(fēng)量評(píng)估值.模擬結(jié)果表明MM3工程每列列車(chē)活塞效應(yīng)產(chǎn)生的最小新風(fēng)量平均值為21.5 m3.

2.3.3 阻塞工況模擬

基于正常工況IDA軟件內(nèi)建立的MM3模型模擬阻塞工況，驗(yàn)證不同送、排風(fēng)量下各種阻塞工況下的隧道環(huán)境，確定MM3項(xiàng)目隧道設(shè)計(jì)送、排風(fēng)量參數(shù).

MM3項(xiàng)目模擬3種阻塞工況：1）單線(xiàn)多車(chē)阻塞：模擬3列列車(chē)停在下行線(xiàn).第1列車(chē)停留在車(chē)站軌行區(qū)下游區(qū)域，第2列車(chē)停留在車(chē)站下游隧道內(nèi)，第3列車(chē)停留在車(chē)站上游隧道內(nèi)；2）雙線(xiàn)多車(chē)阻塞：模擬6列列車(chē)分別停留在上下行線(xiàn).第1＆2列車(chē)停留在車(chē)站1軌行區(qū)，第3＆4列車(chē)停留在車(chē)站2軌行區(qū)，第5＆6列停留在車(chē)站1與2之間的隧道內(nèi)（上、下行線(xiàn)）；3）2列列車(chē)阻塞在最長(zhǎng)區(qū)間段隧道內(nèi)且每列都停留在隧道通風(fēng)區(qū)域，此案例考慮了未來(lái)最壞情況下的阻塞情況.

同時(shí)，進(jìn)一步模擬最短隧道區(qū)間和折返線(xiàn)區(qū)域，以尋求最不利阻塞情況.每一模擬案例都多次迭代模擬風(fēng)機(jī)風(fēng)量和運(yùn)行點(diǎn)，直至模擬的隧道內(nèi)空氣溫度不大于45℃的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)截止.模擬結(jié)果如表4所列.

表4 列車(chē)阻塞工況隧道內(nèi)空氣溫度及通風(fēng)量Tab.4 Air temperature and ventilation in the tunnel for train blockage conditions

2.3.4 緊急工況模擬

緊急工況模擬主要分析驗(yàn)證緊急工況下區(qū)間隧道風(fēng)速是否大于或等于此區(qū)間計(jì)算臨界風(fēng)速，如果SES輸入送風(fēng)量產(chǎn)生的區(qū)間隧道風(fēng)速不小于區(qū)間計(jì)算臨界風(fēng)速，進(jìn)一步以SES模擬獲得的隧道實(shí)現(xiàn)風(fēng)速作為CFD/FSD邊界條件［13-15］對(duì)軌行區(qū)、折返線(xiàn)區(qū)域進(jìn)行三維模擬，以確認(rèn)是否產(chǎn)生過(guò)度通風(fēng)使煙氣進(jìn)入下游區(qū)間隧道及區(qū)間隧道墻壁逃生通道區(qū)域環(huán)形最大風(fēng)速不超過(guò)11 m·s-1.MM3項(xiàng)目設(shè)計(jì)3種緊急工況模擬案例：1）列車(chē)在普通隧道內(nèi)著火；2）列車(chē)在折返線(xiàn)區(qū)域著火；3）列車(chē)在車(chē)站軌行區(qū)著火.SES緊急工況模擬初始關(guān)鍵參數(shù)以列車(chē)阻塞工況模擬獲得的風(fēng)量作為初始輸入?yún)?shù)，送風(fēng)與排風(fēng)策略同阻塞工況，SES區(qū)間隧道網(wǎng)絡(luò)模型采用列車(chē)阻塞工況相同模型.

首先，以阻塞工況模擬取得的通風(fēng)風(fēng)量、風(fēng)機(jī)運(yùn)行點(diǎn)、噴嘴推力關(guān)鍵參數(shù)作為初始輸入?yún)?shù)，模擬緊急工況下的隧道內(nèi)實(shí)現(xiàn)風(fēng)速.基于每次模擬結(jié)果不斷迭代風(fēng)機(jī)風(fēng)量、風(fēng)機(jī)運(yùn)行點(diǎn)、噴嘴推力參數(shù)等，直到模擬實(shí)現(xiàn)風(fēng)速滿(mǎn)足緊急工況設(shè)計(jì)要求.模擬結(jié)果表明，25～50 m3·s-1的送風(fēng)量，80 m3·s-1的排風(fēng)量能夠滿(mǎn)足列車(chē)典型隧道區(qū)間火災(zāi)煙氣控制要求；25～50 m3·s-1的送風(fēng)量，120 m3·s-1的排風(fēng)量能夠滿(mǎn)足列車(chē)在折返線(xiàn)交叉口區(qū)域的煙霧控制要求.典型區(qū)域模擬結(jié)果如表5～6所列.

表5 緊急工況下行線(xiàn)通風(fēng)風(fēng)速模擬結(jié)果Tab.5 Simulation results for ventilation air velocity under down line emergency condition

表6 緊急工況上行線(xiàn)通風(fēng)風(fēng)速模擬結(jié)果Tab.6 Simulation results for ventilation air velocity under up line emergency condition

2.4 模擬結(jié)果應(yīng)用

MM3項(xiàng)目隧道通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求如表7所列.

表7 MM3工程設(shè)計(jì)要求Tab.7 MM3 project design requirement

2.4.1 隧道墻壁溫度

地鐵長(zhǎng)期運(yùn)行隧道壁溫度模擬結(jié)果圖5表明，依靠正常運(yùn)行工況下列車(chē)產(chǎn)生的活塞風(fēng)，在列車(chē)正常運(yùn)行7年后隧道壁溫度穩(wěn)定在35.4℃，小于項(xiàng)目要求溫度38℃.基于此模擬結(jié)果優(yōu)化MM3工程隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)方案及正常運(yùn)行工況隧道通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行策略：正常運(yùn)行工況，MM3工程隧道通風(fēng)方案不需要提供其他降溫措施（如制冷或夜間通風(fēng)等），也不需要開(kāi)啟隧道通風(fēng)設(shè)備可以維持隧道墻壁溫度滿(mǎn)足 工程要求.

2.4.2 正常運(yùn)行隧道內(nèi)空氣溫度

正常工況，隧道區(qū)間及軌行區(qū)空氣溫度模擬結(jié)果圖6表明，依靠列車(chē)運(yùn)行產(chǎn)生的活塞風(fēng)能夠維持隧道內(nèi)環(huán)境溫度不超過(guò)項(xiàng)目設(shè)計(jì)要求溫度40℃；軌行區(qū)環(huán)境溫度不超列車(chē)空調(diào)冷凝器要求溫度50℃.基于SES模擬結(jié)果，正常工況MM3工程隧道、軌行區(qū)通風(fēng)設(shè)計(jì)方案不需額外提供機(jī)械通風(fēng)措施可以滿(mǎn)足此項(xiàng)工程技術(shù)要求，從而可以節(jié)約正常工況下通風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)費(fèi)用.

2.4.3 屏蔽門(mén)滲透空氣冷負(fù)荷

車(chē)站屏蔽門(mén)的滲入與滲出空氣量模擬值作為車(chē)站空調(diào)系統(tǒng)冷負(fù)荷計(jì)算參數(shù)，合理計(jì)算車(chē)站冷負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)車(chē)站空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、選型經(jīng)濟(jì)合理，以節(jié)約初始投資與系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)費(fèi)用.

2.4.4 作用于屏蔽門(mén)、旁通道門(mén)空氣壓力

SES模擬獲得的作用于屏蔽門(mén)、旁通道門(mén)壓力參數(shù)，將作為CFD/FSD模擬邊界條件，進(jìn)一步分析驗(yàn)證隧道阻塞工況、緊急工況（火災(zāi)）下特殊區(qū)域、地下折返線(xiàn)區(qū)域、車(chē)站軌行區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)對(duì)工程要求的滿(mǎn)足情況，并指導(dǎo)隧道通風(fēng)方案設(shè)計(jì).

2.4.5 列車(chē)運(yùn)行中空氣壓力波動(dòng)

表3模擬結(jié)果與手冊(cè)［11］比較，MM3正常運(yùn)行工況下壓力脈沖值在可接受舒適度范圍內(nèi)，因此，MM3工程無(wú)需為控制列車(chē)運(yùn)行中的空氣壓力波動(dòng)額外增加其他投資或壓力波動(dòng)控制措施.

2.4.6 列車(chē)運(yùn)行活塞風(fēng)量

MM3工程列車(chē)正常運(yùn)行每列車(chē)產(chǎn)生的最小活塞風(fēng)新風(fēng)量平均值為21.5 m3.在進(jìn)行軌底通風(fēng)系統(tǒng)、隧道通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行策略設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮此活塞風(fēng)新風(fēng)量，優(yōu)化設(shè)備選型與設(shè)備運(yùn)行策略，減少投資與運(yùn)行費(fèi)用.

2.4.7 列車(chē)阻塞工況隧道內(nèi)空氣溫度

表4表明，為滿(mǎn)足阻塞工況隧道內(nèi)環(huán)境溫度，單線(xiàn)單車(chē)或多車(chē)阻塞需要40 m3·s-1通風(fēng)量，雙線(xiàn)多車(chē)阻塞需要80 m3·s-1通風(fēng)量，中間通風(fēng)井區(qū)間雙車(chē)阻塞需要100 m3·s-1通風(fēng)量.阻塞工況SES模擬參數(shù)為緊急工況模擬提供初始參數(shù)，進(jìn)一步驗(yàn)證緊急工況下隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)方案對(duì)設(shè)計(jì)要求的滿(mǎn)足情況.

2.4.8 列車(chē)緊急工況隧道內(nèi)風(fēng)速、風(fēng)量

隧道內(nèi)列車(chē)各種火災(zāi)工況在選定的參數(shù)下，SES數(shù)值模擬的隧道實(shí)現(xiàn)風(fēng)速都達(dá)到了煙氣控制臨界速度的要求.由于不同區(qū)段所需風(fēng)速不同，因此，各個(gè)隧道區(qū)段風(fēng)量需求也不相同.綜合考慮各區(qū)間段風(fēng)量需求設(shè)計(jì)隧道通風(fēng)系統(tǒng)緊急工況通風(fēng)方案及運(yùn)營(yíng)策略.

2.4.9 隧道通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與設(shè)備選型

綜合以上各工況下MM3隧道通風(fēng)模擬結(jié)果對(duì)項(xiàng)目技術(shù)要求的滿(mǎn)足情況，特別是阻塞和緊急工況所需風(fēng)機(jī)容量、噴嘴推力，迭代不同系統(tǒng)設(shè)備參數(shù).最終確定MM3項(xiàng)目隧道通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)機(jī)額定值和噴嘴推力，MM3工程隧道通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備選型如表8所列.

表8 隧道通風(fēng)設(shè)備選型及通風(fēng)策略Tab.8 Tunnel ventilation equipment selection and ventilation strategy

3 結(jié)論

MM3工程基于SES數(shù)值模擬通風(fēng)設(shè)計(jì)工作已經(jīng)完成，并且獲得業(yè)主高度認(rèn)可.SES數(shù)值模擬方案及模擬結(jié)果滿(mǎn)足MM3工程要求.借助SES數(shù)值模擬工具與方法驗(yàn)證了孟買(mǎi)地鐵3號(hào)線(xiàn)通風(fēng)性能化設(shè)計(jì)方案的可行性，獲得了工程正常工況運(yùn)營(yíng)區(qū)間隧道附近土壤溫度從第7 a開(kāi)始將穩(wěn)定在35.4℃；正常運(yùn)行工況僅依靠列車(chē)運(yùn)行產(chǎn)生的活塞風(fēng)即可滿(mǎn)足工程要求的隧道環(huán)境溫度；列車(chē)迅速通過(guò)后作用于旁通道、屏蔽門(mén)的壓力在模擬通風(fēng)方案下能夠控制在工程要求范圍內(nèi)；正常運(yùn)行工況列車(chē)內(nèi)的壓力波動(dòng)小于工程規(guī)范要求，無(wú)需增加其他減壓措施即可滿(mǎn)足乘客對(duì)壓力波動(dòng)的舒適度要求；阻塞與緊急工況下獲得的通風(fēng)策略及通風(fēng)量要求較好的優(yōu)化了通風(fēng)機(jī)的選型，使工程投資保持經(jīng)濟(jì)性；屏蔽門(mén)的滲漏空氣冷負(fù)荷參數(shù)為車(chē)站空調(diào)負(fù)荷計(jì)算提供了較準(zhǔn)確的計(jì)算參數(shù)，使空調(diào)設(shè)備選型更加精準(zhǔn).

MM3工程隧道通風(fēng)方案性能化設(shè)計(jì)SES模擬迭代過(guò)程，一方面對(duì)區(qū)間隧道通風(fēng)排煙方案進(jìn)行了滿(mǎn)足工程精度情況下的有效性驗(yàn)證，同時(shí)，MM3項(xiàng)目的SES最終數(shù)值模擬結(jié)果，指導(dǎo)隧道通風(fēng)系統(tǒng)、車(chē)站空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備選型，體現(xiàn)了性能化設(shè)計(jì)在滿(mǎn)足系統(tǒng)使用、安全功能前提下降低系統(tǒng)投資費(fèi)用的優(yōu)勢(shì)，與按照傳統(tǒng)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)方法相比，根據(jù)SES數(shù)據(jù)模擬結(jié)果的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備選型方案能夠節(jié)約系統(tǒng)初始投資額和保持系統(tǒng)設(shè)備高效運(yùn)行降低運(yùn)營(yíng)費(fèi)用，不會(huì)造成系統(tǒng)容量過(guò)剩，產(chǎn)生投資或運(yùn)營(yíng)浪費(fèi).

MM3工程投入運(yùn)營(yíng)后將進(jìn)一步收集系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)與SES模擬值進(jìn)行比較，進(jìn)一步完善模擬初始參數(shù)與模擬方法設(shè)計(jì).同時(shí)，也為國(guó)內(nèi)同行類(lèi)似項(xiàng)目通風(fēng)系統(tǒng)性能化設(shè)計(jì)數(shù)值模擬提供參考.