接觸網(wǎng)供電下區(qū)間隧道內(nèi)地鐵顆粒物受力分析及數(shù)值研究.pdf

1、地鐵顆粒物作為地鐵環(huán)境中特殊的污染物，濃度水平更高，元素組成更復(fù)雜，對(duì)人體的毒害性更強(qiáng)，因此研究地鐵顆粒物具有重要意義。本文將區(qū)間隧道作為主要研究范圍，以地鐵顆粒物為主要研究對(duì)象，針對(duì)目前地鐵顆粒物研究存在的不足，首先從理論研究的角度出發(fā)，基于既有文獻(xiàn)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析了地鐵顆粒物的塵源，初步確定了地鐵顆粒物在列車不同行駛階段的發(fā)塵速率，建立了區(qū)間隧道內(nèi)顆粒物質(zhì)量濃度平衡方程;其次依據(jù)前人對(duì)地鐵顆粒物的元素分析數(shù)據(jù)和濃度實(shí)測(cè)結(jié)果，按粒徑確

2、定了地鐵顆粒物的真密度均值，基于氣固兩相流理論，詳細(xì)分析了地鐵顆粒物的受力情況;最后采用數(shù)值模擬的方法，運(yùn)用DPM模型得到了列車在不同行駛階段以不同車速運(yùn)行時(shí)的地鐵PM10模擬結(jié)果，重點(diǎn)討論了地鐵顆粒物的擴(kuò)散情況和濃度分布，對(duì)比了不同階段下顆粒在空調(diào)機(jī)組周圍的濃度分布，以及顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡。通過本文的研究，主要得到以下結(jié)論:
　　1、區(qū)間隧道環(huán)境主要受內(nèi)部來源即磨損顆粒的影響，其塵源可以分為制動(dòng)、輪軌和弓網(wǎng)磨損顆粒。列車運(yùn)行需經(jīng)歷勻

3、速行駛、制動(dòng)初期和制動(dòng)后期三個(gè)階段，不同行駛階段具有不同的內(nèi)部塵源項(xiàng)組合和發(fā)塵量強(qiáng)度。
　　2、地鐵顆粒物的真密度值隨粒徑的不同而變化，地鐵PM10、PM25和PM1的密度均值分別為4.043g/cm3、3.766g/cm3和2.562g/cm3。顆粒受力情況不能一概而論，對(duì)于地鐵PM1，主要作用力僅考慮曳力和Brownian力;對(duì)于地鐵PM25顆粒，主要作用力需要考慮曳力、Brownian力和重力;對(duì)于地鐵PM10，主要作用力包

4、括重力、曳力、Brownian力和Saffman力均不能忽略。
　　3、不同內(nèi)部塵源磨損顆粒具有不同的擴(kuò)散形式和濃度值分布。弓網(wǎng)磨損顆粒以帶狀和橢圓塊狀的形式在隧道上部空間擴(kuò)散，其在列車周圍以及列車后方隧道內(nèi)的濃度值分別都隨著車速的降低而減小;輪軌和制動(dòng)磨損顆粒以條狀形式在隧道下部空間擴(kuò)散，其上述區(qū)域內(nèi)的混合濃度值分別都隨著車速的降低而增大。
　　4、不同行駛階段下，區(qū)間隧道各截面具有不同的顆粒濃度特征。勻速行駛階段，各截面

5、濃度峰值均較高，顆粒主要懸浮于列車后方的隧道區(qū)域中;制動(dòng)初期階段，各截面濃度峰值比較接近，顆粒均勻懸浮于列車周圍及其后的隧道內(nèi);制動(dòng)后期階段，各截面濃度峰值較為分散，顆粒主要懸浮和沉積于列車周圍。
　　5、不同行駛階段下，列車車載空調(diào)機(jī)組附近存在不同的濃度分布情況。勻速行駛階段以及制動(dòng)后期階段，列車車載空調(diào)機(jī)組兩側(cè)新風(fēng)口不存在濃度分布，顆粒對(duì)車廂內(nèi)空氣質(zhì)量幾乎無影響;制動(dòng)初期階段，機(jī)組左則或右側(cè)新風(fēng)口都出現(xiàn)了貼壁分布的低濃度區(qū)域，