بررسی عددی تاثیر حرکت قطار درون تونل‌های زیرزمینی قطار شهری بر عملکرد سیستم تعویض هوا با مقایسه حالت فن روشن و خاموش

سیستم مترو به عنوان سیستم حمل و نقل عمومی امروزه به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد. این نوع سیستم یکی از پرمصرف رین سهم مصرف انرژی در آن به جز مصارف جابجایی مسافران، مربوط به سیستم تهویه تونل و ایستگاه است. در این پژوهش، حرکت قطار درون چهار ایستگاه و تونل های بینابین از سیستم قطار شهری زیرزمینی مدل سازی شده است. مدل تونل و ایستگاه ها با درنظرگرفتن مواردی مثل سالن بلیت، راه پله ها، سکوی تردد مسافران و سیستم تهویه شبیه سازی شده است. ابتدا صحت حل عددی با مقایسه با نتایج آزمایشگاهی منتشرشده در پژوهش های قبلی بررسی شده، سپس میدان جریان ناشی از حرکت قطار در تونل و ایستگاه ها در حالت های فن روشن و فن خاموش محاسبه و مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد که حرکت قطار بر میدان جریان در اطراف بازشدگی فن ها و نیز دریچه های تهویه سقف سکو تاثیر گذار بوده وعملکرد سیستم تعویض هوای طراحی شده را به شدت تغییر می دهد. علاوه بر این میدان جریان در کل تونل و ایستگاه ها به طور کامل متاثر از حرکت قطار و اثر پیستونی ناشی از آن است. حرکت قطار سبب می شود که مقدار دبی تبادل شده از درب های ورودی ایستگاه و نیز دبی تبادل شده بین هر ایستگاه و تونل اصلی تقریباً به ده برابر حالت پایا برسد. همچنین جریان هوایی که از حرکت قطار نشات میگیرد چندین برابر جریان هوایی است که از عملکرد سیستم تعویض هوا به وجود می آید. بنابراین استفاده بهینه از اثر پیستونی می تواند تاثیر بسزایی در کاهش مصرف انرژی داشته باشد.

Numerical Analysis of the Effect of Train Movement Inside Underground Subway Tunnels on the Air-Exchange Systems by Comparing Fan-Off and Fan-On Conditions

Nowadays, metro system is widely used for public transportation. Its regular operation consumes large amounts of electrical energy in comparison to other urban systems, while a considerable part of its nontraction energy is consumed for air exchange and ventilation of tunnels and stations. In this research, the train movement inside the four stations and connecting tunnels of underground subway system is simulated. The tunnel and station models contain important units such as ticket hall, staircases, platforms and ventilation systems. The numerical model is validated by comparing the results with the experimental data available in the literature. The flow field inside the tunnel and stations induced by the train movement is calculated and compared in fanoff and fanon conditions. The results show that the train movement changes the flow direction around the fans and grille openings and can severely affect the airexchange performance. The flow field inside the tunnels and stations is completely dependent on the piston effect caused by the train movement. Because of the train movement, the volume OF flow exchange through station entrances, and also through station and tunnel inlets becomes ten times of that on the steady state condition with the stationary train. Also the air flow induced by the train movement is much higher than the flow generated by the airexchange system. Therefore, the optimal use of the piston effect has a significant effect on reducing the energy consumption.