飞机环控系统引气分系统动态特性试验研究

飞机环控系统引气分系统动态特性试验研究（精选5篇）

飞机环控系统引气分系统动态特性试验研究 篇1

飞机环控系统引气分系统动态特性试验研究

对飞机环控系统引气分系统的动态性能进行了试验研究.主要研究了在不同流量和温度值的`引气量的冲击下系统的温度响应,以及引气流量突变时系统的温度响应和引气压力变化时系统的压力响应.试验结果表明:系统的压力响应时间在1 s内,而系统的温度响应在10～30 s之间.

作 者：赵竞全 林贵平袁修干 ZHAO Jing-quan LIN Gui-ping YUAN Xiu-gan 作者单位：北京航空航天大学,飞行器设计与应用力学系刊 名：北京航空航天大学学报 ISTIC EI PKU英文刊名：JOURNAL OF BEIJING UNIVERSITY OF AERONAUTICS AND ASTRONAUTICS年，卷(期)：200026(5)分类号：V245.3+4关键词：飞机系统 环境控制 动态性能 试验结果

飞机环控系统引气分系统动态特性试验研究 篇2

1 引气除尘器的数值计算分析

1.1 几何模型和网格划分

为了满足飞行器引气的流量和系统管路的要求, 根据无滤网旋流过滤器的除尘机机理, 对其进行了初步设计, 确定其主筒体直径为132 mm, 入口直径取106 mm, 气流出口直径取58 mm, 筒长取330 mm;导流叶片形式为分瓣式叶片, 数量为6个, 单个叶片轴向投影形成的角度, 即叶片回转角取65°, 叶片通道长取60 mm, 如图1所示。

除尘器内部的流动形式比较复杂, 在数值模拟计算时, 先要进行网格划分。由于其结构比较复杂, 流动状态也很复杂, 所以, 在进口前部加入一段进口段, 出口处加入一段出口段, 采用分区块结构化网格, 总网格数为2 597 474, 如图1所示。

1.2 边界条件设置

质量流量进口、出口选用压力出口, 流体介质采用理想气体, 进口质量流量为3 600 kg/h, 进口压力为450 000 Pa, 温度为200℃。颗粒相是由多重密度的颗粒混合而成的, 本文选定的颗粒密度为2 500 kg/m3, 进口粉尘的颗粒浓度为4 kg/m3, 颗粒直径取50μm。

1.3 湍流模型选择

与切向式旋流器相同, 飞机环境控制系统引气除尘器的流动也属于强旋流, 具有各项异性的特征。Yang和Grady分别使用Realizable k-ε模型和RSM模型计算了旋流器的相关内容, 并取得了较好的结果, 所以, 本文也使用这2个模型计算。切向速度作为考察分离效果最重要的参数, 对2个模型取同一位置的切向速度分布, RSM模型与Realizable湍流模型相比, 它能捕捉到更多的细节, 但是, RSM模型对网格数的要求较高。

比较其计算结果, 即除尘效率和压降, 除尘效率会随着网格数量的增大而略有降低, 但是, 流动阻力变化不明显。200万网格数在RSM模型中并不适用, 考虑到除尘性能和计算资源条件, 本文选取了250万网格数RSM模型作研究。

1.4 气相流场分析

气流通过导流叶片通道会形成旋流流动, 其后的流动也非常复杂, 但是, 总体上能够产生一种甩向筒壁的趋势。如果气流中含有粉尘, 就会被带入具有流向的筒壁, 使得筒壁附近的附面层里粉尘浓度增加, 从而在收集筒中收集粉尘。由于叶片通道后的直通道和收集腔处有气流的掺混发生, 可能会使得一部分粉尘无法进入收集筒而被气流带走, 流出过滤器。

1.5 颗粒相轨迹分析

粉尘颗粒经过导流叶片通道后进入了收集筒, 由于出口截面比较小, 气流经过直通段后有一个收缩过程, 再加上收集筒的影响, 直筒段的流动比较复杂, 会有一部分粉尘颗粒被气流裹挟进入主流, 从过滤器出口排出。因此, 颗粒的收集主要受两方面因素的影响: (1) 在离心力的作用下, 在靠近外壁边界层范围内收集颗粒; (2) 主流部分的二次分离, 分离主要发生在导流叶片轴以下的分离空间。

2 叶片参数对除尘性能的影响

旋风除尘器属于机械除尘, 一般可以归结为切向式旋风除尘器和轴向式旋风除尘器。对导叶式引气除尘器来说, 选择产生切向速度的导流叶片, 并研究叶片的各个参数。

2.1 叶片数量对除尘性能的影响

在单个叶片形式相同的前提下, 分别取叶片数为4, 5, 6计算, 叶片个数增加, 除尘效率会随之提高, 但是, 流动阻力也会随之增大。

分离效率的增大主要是因为叶片数的增加增大了旋流器内部叶片的扭转面积, 也就是增加了流场的最大切向速度, 切向速度随着叶片数的增多而增大。在保证叶片沿轴向扭转的面积能够涵盖通道面积的前提下, 6叶片形式能够满足除尘效果。

2.2 叶片回转角对除尘性能的影响

每个叶片在轴向横截面上投影形成的角度即为叶片回转角, 考虑到应该让粉尘颗粒尽可能地获得离心速度, 导流叶片回转角决定着叶片沿轴向扭转的面积。如果导流叶片扭转面积不能涵盖整个通道, 就会对除尘器分离效果造成很大的影响。

从分离效率上来说, 叶片回转角越大, 效率越高。但是, 随着叶片回转角的增大, 分离效率的增大趋势在减缓。从流动阻力上来看, 回转角的增大势必会增大压力损失, 因为叶片回转角的增大会增加除尘器内部阻力面积。为了研究方便, 将回转角为65°、67.5°、70°的模型分别命名为模型A、模型B、模型C。

2.3 叶片通道对除尘性能的影响

除了叶片回转角会对除尘器的分离效率造成很大的影响外, 叶片通道的距离也会对除尘器的性能造成很大的影响。在额定工况下, 计算模型A和模型C, 分别取叶片通道长为40 mm、60 mm、80 mm, 叶片通道的变化实际上决定了叶片出口角的变化——叶片通道越短, 叶片出口角越小, 相应的除尘效率越高, 流动阻力也会增大。

3 流动参数对除尘性能的影响

对于一般的工业用旋风分离器, 粉尘浓度对除尘效率的影响较大。而相关试验的条件是常温常压, 对于文中高温高压的可压缩空气, 引气除尘器的结果可能有别于一般的旋风分离器。模型A的除尘效率会随着流量的增加而增加, 但是, 当达到一定流量时, 分离效率会随着流量的增加而降低。这说明, 对于一定几何尺寸的引气除尘器, 其处理气体的流量是有范围的, 引气流量不同, 需要重新确定除尘器的主筒径。从流阻的角度看, 引气流量的增加会导致流动阻力的急剧增加, 基本成倍数上涨。这说明, 引气的流量不同, 引气除尘器的筒径也不同。

4 结论

本文采用了数值模拟的方法, 选择RSM模型计算飞机环控系统引气除尘器的相关数值, 并结合气相流场和颗粒相轨迹简单分析了其除尘机理, 还研究了导流叶片和流动参数对引气除尘器性能的影响。导流叶片的参数, 比如叶片数量、叶片回转角和叶片通道的距离会对引气除尘器的除尘效率和流动阻力造成很大的影响。在满足了飞机环控系统引气除尘的要求下, 6叶片形式的结构比较合理。对于一定几何尺寸的除尘器, 其处理流量大小存在一个范围, 针对不同流量的引气, 需要重新确定引气除尘器的几何尺寸。

参考文献

[1]毛羽, 时铭显.导叶式旋风子叶片的设计与计算[J].华东石油学院学报, 1983 (03) .

[2]刘金红.旋风除尘器的发展与理论研究现状[J].化工装备技术, 1998, 19 (5) .

飞机环控系统引气分系统动态特性试验研究 篇3

（东风汽车公司 技术中心，武汉 430058）

汽车电子稳定性程序 （Electronic Stability Pro gram，ESP）是改善汽车行驶性能的一种控制系统。因为ESP能较大提升车辆的主动安全水平，其在乘用车上的装备量近些年急剧增加，而越野车由于自身结构和技术参数与乘用车差别较大，其底盘高、质心位置高且偏向车身中部的特点使得其行驶稳定性不易控制。目前，国内外学者对乘用车ESP进行了广泛的研究，而对越野车ESP的研究较少，随着越野车市场的迅猛发展，人们对越野车的操纵稳定性和安全性的要求越来越高，因此越野车ESP有广阔的发展空间［1］。

ESP主要由液压系统、传感器和ECU组成，其工作性能和控制品质不仅与传感器和ECU的控制逻辑有关，而且还与其液压系统的动态特性紧密相连。ESP液压系统作为执行机构，是一个在短时间内完成动态响应的高速响应系统，为保证ESP的工作可靠性和控制精度，而进行其液压系统动态特性的研究是十分必要的［2］。

1 ESP液压系统模型的建立

1.1 ESP液压系统结构及工作原理

某典型ESP液压系统结构如图 1所示［3］，主要包含：制动主缸、制动轮缸、液压调节器。ESP含有3种制动状态：被动制动、半主动制动、全主动制动。其中全主动制动状态是在车辆处于不稳定状况，驾驶员未踩下制动踏板，ESP检测到此时车辆所处的状态，将转换阀（USV）关闭，高压开关阀（HSV）打开，电动机驱动回液柱塞泵（PE）转动，液压介质从制动主缸（和低压蓄能器AC）经高压开关阀（HSV）进入回液柱塞泵（PE），压力升高后经高压阻尼器和进液阀（EV）进入制动轮缸，产生足够的制动压力。高压阻尼器可减弱油压脉动。当车辆恢复到稳定行驶状态后，排液阀（AV）打开，过高压力的液压介质经排液阀（AV）流入低压蓄能器（AC），此时低压蓄能器的液压介质成为ESP下一次增压的油源。在新的增压过程中，液压介质在回液柱塞泵（PE）的驱动下，从低压蓄能器（AC）出发通过高压阻尼器，进液阀（EV）再次进入制动轮缸。如此的增减压循环直至系统退出ESP模式。

1.2 ESP液压系统数学模型的建立

根据流体力学相关理论，建立ESP液压系统主要模块的数学模型，为ESP动态特性分析提供理论支撑［4］。

1.2.1 油泵模型

油泵模型是预压单元中预压泵和回液柱塞泵模型，输出量为流量，输入量为压力。定义预压泵和回液柱塞泵的排量和驱动电机的转速，并将液压介质和机械损失等对系统的影响忽略，得出其数学模型为：

式中：q为油泵输出流量，L/min；V为油泵排量，cc/r；n为驱动电机转速，r/min；E为制动液体积模量，bar；Pin为油泵入口端压力，bar；Pout为油泵出口端压力，bar；a为油泵压力因子。

油泵排量V为0.1 cc/r，驱动电机转速n为3 000 r/min，压力因子a为0～1某一数值，制动液体积模量E为17 000 bar。

1.2.2 蓄能器模型

ESP中弹簧活塞式蓄能器包括低压蓄能器和高压阻尼器两种。输出量为压力，输入量为液压介质的流量，忽略活塞重力，需要定义的参量为弹簧刚度、活塞行程和直径，得出数学模型为：

式中：P为蓄能器端口压力，Pa；qout为蓄能器端口流量，L/min；Ap为活塞直径，m2；K 为弹簧刚度，N/mm；Vol为蓄能器中液压介质体积，m3。

不同蓄能器的模型可通过调整弹簧刚度和活塞直径获取。

1.2.3 节流器模型

节流器模型的输出量为流量，输入量为液压介质的压力。其数学模型为：

式中：Q为液压介质流量，m3/s；Cqmax为最大流量系数；ρ为液压介质密度，kg/m3；Δp为节流器模型两端压力差，Pa；A 为节流孔截面积，m2；λc为液压介质流动雷诺数；χ为节流孔湿周长度；η为液压介质动力粘度，mm2/s。

节流器模型中雷诺数λc取100，最大流量系数Cqmax取0.7，动力粘度η取42.5mm2/s，液压介质密度ρ取850 kg/m3。节流器流量特性可通过改变节流器的孔径获取。

1.2.4 液压控制阀模型

由于ESP中各液压控制阀的作用不同，所以它们的特征尺寸亦有差别。高压开关阀（HSV）的阀座孔径较大为2.5 mm，而进液阀（EV）和排液阀（AV）的阀座孔径约为0.5 mm，液压控制阀的流量特性可按式（3）计算。

液压控制阀的关闭和开启均存在一定的延迟，对阀芯的速度和位移引入二阶延迟环节进行计算：

式中：ω为固有频率；ζ为阻尼比。

1.3 ESP液压系统模型的建立

AMESim是世界著名的工程系统高级建模、仿真和动力学分析软件，用户可在其提供的友好环境下仿真分析系统或元件的动态特性或稳定性。利用AMESim软件建立ESP液压系统模型如图2所示。

2 ESP液压系统动态特性仿真分析

利用AMESim软件模拟ESP液压系统在全主动制动状态下系统增压、保压、减压的工作过程。参考相关资料，设置ESP系统参数，仿真运行结果如图 3～图 5 所示，曲线 1（实线）代表进液阀（EV），曲线2（点划线）代表排液阀（AV）。图6和图7曲线1（实线）代表左后轮鼓式制动器，曲线2（点划线）代表右前轮盘式制动器。

从仿真结果可以看出，在控制信号驱动下，增压阀、减压阀可实现周期性的开启和关闭，轮缸制动压力和流量也呈现周期性变化，以实现制动车轮的增压-保压-减压-保压的循环工作。

进液阀和排液阀并不随着控制信号的通断立即开启、关闭，而是存在明显的迟滞特性，这与实际电磁阀的工作过程吻合。

3 ESP液压系统动态特性影响因素分析

根据动态特性相关理论，拟定ESP液压系统的动态特性指标，包含两个方面：①ESP液压系统的流量脉动、压力的瞬间峰值和压力的波动，即系统的稳定性；②制动轮缸压力响应速度。

在沟道边坡，农田中的污染物质在透过透水型护砌材料进入沟道过程中，护砌材料会对氮磷等污染物质发生物理吸附、生物降解以及沟道植被的吸收而使污染物浓度降低。

本文从液压介质、预压单元、回液柱塞泵排量、进液阀、排液阀、低压弹簧蓄能器和制动轮缸等因素来分析ESP液压系统的动态特性。

3.1 液压介质对ESP液压系统动态特性的影响

液压介质（即制动液）是ESP液压系统中传递压力的工作介质。参考相关资料，设置ESP参数，得到左后轮制动轮缸的压力和流量响应曲线如图8和图9所示，曲线1（实线）代表液压介质动力黏度为1 500 cP，曲线2（点划线）代表液压介质动力黏度为42.5 cP，曲线3（虚线）代表液压介质动力黏度为1.50 cP。

动力黏度为1 500 cP时，由于此时液压介质的黏度太大，液压介质在ESP液压系统管路中所受到的阻力较大，致使制动车轮轮缸压力和流量较低；动力黏度为1.5 cP时，液压介质的黏度过小将导致液压介质的泄露量增加，影响汽车ESP的控制精度。

3.2 预压单元预压力对ESP液压系统动态特性的影响

预压泵使ESP在全主动制动状态克服低温下液压介质粘度高的影响很快建立系统压力。预压泵和压力传感器配合对制动主缸进行预压，动态的保证制动主缸稳定在一定的压力。

参考相关资料，设置ESP系统参数，得到左后轮制动轮缸的压力和流量响应曲线如图10和图11所示，曲线1（实线）代表预压单元预压力为0 bar，曲线2（点划线）代表预压单元预压力为25 bar，曲线3（虚线）代表预压单元预压力为50 bar。

由图10和图11可以看出，当ESP液压系统制动主缸没有预压时，制动轮缸压力和流量响应缓慢；给制动主缸一定的预压力，制动轮缸的压力和流量迅速增加。

3.3 回液柱塞泵排量对ESP液压系统动态特性的影响

ESP液压系统要求的压力较高，故回油泵采用能够产生高压的柱塞泵。参考相关资料，设置ESP参数，得到左后轮制动轮缸的压力和流量响应曲线如图12和图13所示，曲线1（实线）代表回液柱塞泵流量为0.05 cc/r，曲线2（点划线）代表回液柱塞泵流量为0.1cc/r，曲线3（虚线）代表回液柱塞泵流量为 0.15 cc/r。

3.4 进液阀、排液阀截流面积对ESP液压系统动态特性的影响

ESP液压系统的进液阀（EV）和排液阀（AV）是典型的二位二通电磁换向阀。利用AMESim软件模拟汽车ESP液压系统工作过程，得到左后轮制动轮缸的压力和流量响应曲线和低压蓄能器活塞位移曲线如图14和图15所示，曲线1（实线）代表进液阀（EV）阀口截流面积 0.4 mm2，排液阀（AV）阀口截流面积 0.5 mm2；曲线 2（点划线）代表进液阀（EV）阀口截流面积 0.5 mm2，排液阀（AV）阀口截流面积0.6 mm2；曲线 3（虚线）代表进液阀（EV）阀口截流面积 0.6 mm2，排液阀（AV）阀口截流面积 0.7 mm2。

由图14和图15可以看出，随着进液阀和排液阀截流面积的增大，制动轮缸的压力和流量都在增大，但是增大的不是特别明显，这就说明进液阀和排液阀的截流面积对汽车ESP液压系统动态特性的影响较小。

3.5 低压蓄能器对ESP液压系统动态特性的影响

ESP液压系统中的低压蓄能器为弹簧活塞式，它的主要作用是储存制动轮缸减压阶段经排液阀（AV）排出的高压液压介质，并作为液压系统下次增压循环回液柱塞泵的油源。低压蓄能器的特征参数为活塞行程与活塞直径。

利用AMESim软件模拟ESP液压系统工作过程，参考相关资料，设置ESP参数，得到左后轮制动轮缸的压力和流量响应曲线如图16所示，曲线1（实线）代表低压蓄能器活塞直径15 mm，活塞行程10 mm；曲线2（点划线）代表低压蓄能器活塞直径20 mm，活塞行程10 mm；曲线3（虚线）代表低压蓄能器活塞直径25 mm，活塞行程10 mm。

由图16可以看出，制动轮缸在减压过程结束后的压力随着低压蓄能器活塞直径的增大而降低，但因为回液柱塞泵的转速与排量不变，这势必造成下一增压循环制动轮缸压力的不足。

3.6 制动轮缸对ESP液压系统动态特性的影响

本文车轮制动器前轮采用盘式制动器，制动轮缸直径50 mm，后轮采用鼓式制动器，制动轮缸直径32 mm。利用AMESim软件模拟汽车ESP增压、保压、减压的工作过程。参考相关资料，设置ESP液压系统参数，仿真运行结果如图17和图18所示，图中曲线1（实线）代表左后轮鼓式制动器制动轮缸，曲线2（点划线）代表右前轮盘式制动器制动轮缸。

由图17和图18可以看出，后轮鼓式制动器制动轮缸的压力响应速度大于前轮盘式制动器制动轮缸的压力响应速度；而后轮鼓式制动器制动轮缸的流量小于前轮盘式制动器制动轮缸的流量。

4 结束语

本文主要分析了液压介质、预压单元、回液柱塞泵、进液阀、排液阀、低压弹簧蓄能器和制动轮缸6个因素对汽车ESP液压系统动态特性的影响。

在进行建模仿真过程中将一些液压器件的泄露和液压管道的阻力等忽略；预压单元建模和液压调节器中各控制阀的控制信号进行简化；文中所得结论有待试验进一步验证。

［1］王国业，付燕荣，曾蔚瑛.越野车ESP控制原理仿真研究［C］.中国汽车工程学会越野车技术分会2008年学术年会论文集，2008：310-315.

［2］魏春源，等译.汽车安全性与舒适性系统［M］.北京：北京理工大学出版社，2004.

［3］顾柏良，等译.BOSCH汽车工程手册［M］.北京：北京理工大学出版社，2004.

飞机环控系统引气分系统动态特性试验研究 篇4

气动式声发生器电气系统动态特性分析

建立了考虑电气系统耦合特性的气动式声发生器动态特性分析模型.仿真结果表明:音环质量变小,弹性元件力顺减小,磁场强度增大,音环振动频率快,系统响应特性好,喇叭喉部处声压提高;环形喷口缝隙高度和激励信号电流增大,音环振动位移增大,喇叭喉部处声压提高;激励信号频率增大,音环振动位移减小,喇叭喉部处声压减小.

作 者：陈新华 刘成庭 孔静 CHEN Xinhua LIU Chengting KONG Jing  作者单位：陈新华,刘成庭,CHEN Xinhua,LIU Chengting(装备指挥技术学院,航天装备系,北京,101416)

孔静,KONG Jing(北京航天飞行控制中心,北京,100094)

刊 名：装备指挥技术学院学报  ISTIC英文刊名：JOURNAL OF THE ACADEMY OF EQUIPMENT COMMAND & TECHNOLOGY 年，卷(期)： 20(6) 分类号：O42 关键词：声发生器   动态特性   仿真  

飞机环控系统引气分系统动态特性试验研究 篇5

【摘 要】选取两个地铁工程作为分析案列，通过对该地铁工程典型区间环控设计中的土建配合方案和设备布置位置方案的比选优化，简要分析了SES模拟在地铁典型区间环控系统设计中的应用。结果表明借助于SES模拟结果可以验证所选定的地铁典型区间通风系统构成方案及区间设备设置位置的合理性，优化环控系统设计方案，保证地铁通风系统的安全有效运行，保障地铁系统的正常运营。

【关键词】SES；地铁；典型区间；环控系统

引言

地铁具有运量大、速度快、无污染以及方便、舒适、准时的优点，已成为缓解城市交通压力、降低环境污染的首选交通工具[1]。目前在我国地铁建设的快速发展过程中，地铁环境控制问题也越来越引起人们的重视。地铁环控系统的目的就是要把车站和区间隧道的环境维持在舒适范围内，同时保证列车的正常运行。地铁中的活塞风、列车产热、颗粒物等污染、噪声主要来自区间隧道，而且由于区间隧道的特殊性和封闭性，当列车在区间在发生事故时，必须借助于有效的通风排烟措施来保证人员安全疏散。因此区间环控系统显得尤为必要。目前地铁区间的活塞风特性、机械通风方案、火灾时烟气控制等方面都成为地铁环控系统设计中的主要研究内容。

地铁的结构和环境复杂性及特殊性决定了地铁通风空调系统的设计及计算需要采用计算机辅助模拟计算来进行[2]。地铁区间通风系统设计中会有多种可选方案，计算机模拟的功能之一就是对各种方案的比选优化。目前国际常用地铁环控系统设计和模拟软件为SES软件，它可以验证设计者所选定的地铁区间通风系统构成方案及系统运行模式的合理性，以便完成地铁通风空调系统的设计。

本文通过两个工程案列，简要探讨了SES软件在地铁典型区间环控系统设计中的应用。

1.SES在地铁典型区间环控系统设计中的应用分析

SES地铁环境模拟计算软件全称Subway Environment Simulation，是由美国交通部开发的，模拟原理是连续方程及伯努利方程（Bernoulli’s Equation）[3]。SES是用于设计、分析地铁通风系统的工具，包括对常规通风及发生事故时通风的气流和温度的分析。在国外隧道通风设计中，SES模拟计算软件得到了广泛的应用，并针对多个地铁系统对SES模拟计算软件进行过调试。SES模拟计算软件的有效性已经在模型测试和实际应用中得到验证[4]。

1.1 SES在地铁典型区间环控系统土建配合中的应用

1.1.1工程概况

该地铁线全长59.9km，全部为地下线。在全线中部某一区间长度为1084m，车站端部存在停车线，该区间线路示意图如图1 所示。

该区间内的停车线和下行线为单洞双线区间，在地铁区间设计时，土建存在两种方案，分别是在下行线（左线）和停车线之间设置隔墙和不设置隔墙。当下行线和停车线之间设置隔墙时，下行线的区间断面面积均为22.6m2；当下行线和停车线之间不设置隔墙时，下行线的区间断面面积为55.4m2。上行线区间断面面积为22.6m2。

根据相关规定[5]，当列车阻塞在区间隧道时，通风空调系统向阻塞区间提供一定的送、排风量，保证阻塞处的有效通风功能，以保证列车的空调冷凝器等设备能正常运行。当列车在区间隧道发生火灾事故时，通风空调系统保证防灾排烟及通风功能，向乘客、工作人员和消防人员提供必要的新风量，形成不小于2m/s的迎面风速，诱导乘客安全撤离，并具有有效的排烟功能，避免烟气的蔓延。

下行线和停车线之间不设置隔墙时，该段区间断面面积较大，在通风量一定的情况下，可能难以达到火灾工况下2m/s的临界排烟风速要求，而不设置隔墙可以减小土建工程量。因此需对在该区间发生阻塞和火灾时，下行线区间内的温度和断面风速情况进行模拟分析，比较两种土建方案的优劣，进而综合考虑确定是否需要设置隔墙。

1.1.2方案SES模拟

该区间的通风方案为车站站端各设置2 条机械风井，每条风井内各设置1 台可逆转的隧道风机（TVF），其中一台TVF风机兼做车站UO排热风机，单台风机最大风量为60 m3/s，在该区间的左右线各设置两组射流风机，每组两台，射流风机最大风量42120m3/h，推力437N，全线同一时间只考虑一个事故点，隧道风机和射流风机布置如图2所示。

风机运行模式为：当列车在下行区间发生阻塞时，B车站大里程和小里程端机械风井内的2 台TVF 风机并联送风，A车站大里程和小里程端机械风井内的2 台TVF 风机并联排风，关闭A、B两站UO（排热）风机，射流风机由B站向A站方向送风；列车头部区域着火时，B车站大里程和小里程端机械风井内的2 台TVF 风机并联送风，A车站大里程和小里程端机械风井内的2 台TVF 风机并联排风，关闭A、B两站UO（排热）风机，射流风机由B站向A站方向送风；列车尾部区域着火时，B车站大里程和小里程端机械风井内的2 台TVF 风机并联排风，A车站大里程和小里程端机械风井内的2 台TVF 风机并联送风，关闭相邻两站UO（排热）风机，射流风机由A站向B站方向送风。图3和图4分别是下行线线和停车线之间不设置隔墙和设置隔墙时的通风示意图。

根据风机运行模式，分别对列车在下行区间发生阻塞，车头区域着火，车尾区域着火三种工况时，区间的温度和风速进行情况模拟，模拟结果如表1所示。

1.1.3模拟结果分析

在现有通风方案情况下，对下行线和停车线之间设置隔墙和不设置隔墙的两种土建方案进行了分析比较。根据SES模拟结果，在设置隔墙时，阻塞工况下区间的温度略微高于不设置隔墙情况的区间温度，而在火灾工况下区间风速大于不设置隔墙的区间情况下的区间风速；下行线和停车线之间设置隔墙和不设置隔墙，当列车在该区间发生事故时，均可以满足阻塞工况下的温度要求和火灾工况通风排烟临界风速要求。因此两种方案都是可取的，但是从线路和土建条件，以及安全、技术、经济上综合比较投资，下行线线和停车线之间不设置隔墙的方案是最优方案，可以减少土建工程量，节省建设投资。

1.2 SES在地铁典型区间环控系统设备布置位置中的应用

1.2.1工程概况

该工程为某地铁的延伸线工程，共一站一区间，为地下站，A站为该地铁线路的起始站，区间长度1198m，该区间线路示意图如图5所示。

在该区间中部各有一条停车线分别与上下行线相连。该区间环控系统通风方案为，在上下行线分别设置两组射流风机，每组两台，上下行线的一组射流风机设置在断面A处（图5），另外一组射流风机设置在上下行线的断面B或者断面C处（图5），B处断面面积为25m2，C处断面面积为44.97m2。根据现场的施工条件，由于B处有其他设备和管线，高度和空间有限，造成射流风机安装受到限制，而C处则断面面积较大。射流风机分别安装在B和C断面处，当列车在该区间发生阻塞和火灾时，是否可以满足规定温度和风速要求，需要进行分析研究，从而再结合现场条件，综合考虑确定射流风机的最优安装位置。因为该区间内停车线存在区段的断面面积最大，此处发生火灾时，人员疏散要求的2.0m/s临界风速也最难到达，为最不利点，因此假设列车在该段区间内发生事故。

1.2.2方案模拟

该区间的通风方案为车站大里程和小里程站端各设置2 条机械风井，每条风井内各设置1 台可逆转的隧道风机（TVF），单台风机的最大风量为60 m3/s，在该区间的上下行线各设置的两组射流风机，单台射流风机最大风量42120m3/h，推力437N，全线同一时间只考虑一个事故点。图6和图7分别是射流风机设置在断面B和断面C处时的区间通风示意图。

风机运行模式为：当列车在停车线区段发生阻塞时，后方车站大里程和小里程端机械风井内的2台TVF 风机并联送风，前方车站大里程和小里程端机械风井内的2台TVF 风机并联排风，关闭相邻两站UO（排热）风机，列车行驶线路上的两组射流风机由后方车站向前方车站方向送风；列车头部区域着火，后方车站大里程和小里程端机械风井内的2台TVF 风机并联送风，前方车站大里程和小里程端机械风井内的2台TVF 风机并联排风，关闭相邻两站UO（排热）风机，列车行驶线路上的两组射流风机由后方车站向前方车站方向送风；列车尾部区域着火，后方车站大里程和小里程端机械风井内的2台TVF 风机并联排风，前方车站大里程和小里程端机械风井内的2台TVF 风机并联送风，关闭相邻两站UO（排热）风机，列车行驶线路上的两组射流风机由前方车站向后方车站方向送风。

根据风机运行模式，分别对列车在上下行区间发生阻塞，车头区域着火，车尾区域着火三种工况时，区间的温度和风速进行情况模拟，模拟结果如表2所示。

.2.3结果分析

利用SES软件分别对射流风机设置在上下行线区间断面B和断面C时，区间的温度和风速情况进行模拟分析，根据表2的模拟结果可知两种方案，当列车在该区间发生阻塞和火灾时，均可以满足阻塞工况下的温度要求和火灾工况通风排烟临界风速要求。当射流风机设置在断面B处时，在列车发生阻塞时，区间断面风速高于射流风机设置在断面C处的风速，区间温度则低于后一种方案，当列车在该区间发生火灾时，通风排烟风速也高于射流风机设置在断面C处时的风速。即从保证事故工况情况下区间温度和通风排烟临界风速角度考虑，将射流风机设置在断面B处是最佳方案。但是从射流风机的现场安装施工条件以及以后的检修维护方面综合考虑，将射流风机设置在C处是最优方案。

2结论

借助于SES模拟可以对地铁典型区间通风系统设计中的多种可选方案进行比选优化，验证设计者所选定的地铁典型区间通风系统构成方案及系统运行模式的合理性，完成如土建配合和设备安装位置优化等地铁典型区间环控系统的方案设计。达到优化环控系统方案，保证地铁通风系统的有效运行，进而保障地铁系统的正常安全运行。

参考文献：