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摘 要：对地铁隧道通风风速及压力分布情况进行测试，研究了该隧道的通风效果运行现状，并对测试数据进行处理，处理结果与相关理论吻合。
关键词：地铁隧道；射流通风；实测
中图分类号：U231文献标识码： A
0 引言
壁龛式隧道射流通风是隧道射流通风技术的一种特殊应用。它是将一定长度的隧道断面扩大而形成“壁龛”，在其内部安装射流风机以满足隧道限界的要求[1]。1 测试内容
1.1 隧道断面平均速度
区间隧道火灾的排烟量，按单洞区间隧道断面的排烟流速不小于2m/s计算，但排烟流速不得大于11m/s[2]。
1.2 隧道断面静压
隧道断面静压不仅可以反映出隧道内通风系统的好坏，也是反映隧道内阻力情况的重要参数。
2 测试地点介绍
本次测试地点为深圳地铁三号线工程六约——塘坑区间，主要集中在里程YDK24+664至YDK24+920间。
图1 测试区域隧道示意图
在图1所示的隧道区间内，里程YDK24+322及YDK24+842处分别安装有两台射流风机，编号为JEF-A05~A08。
3 测试工况介绍
1）测试工况1：正转风机JEF-A07~A08。
2）测试工况2：正转风机JEF-A05~A08。
4 测试结果
图4 工况1压力分布图
图5工况2压力分布图
图6 全压分布图
从以上图标可以得出以下结论：
1）由于动力的增加，工况1至工况2区间内部隧道通风速度逐步增加。
2）在工况1中，在区间YDK24+670至YDK24+815段为射流风机入口前均匀流段，该段流量较为平直，没有明显的变化，在段落内部气流呈现出稳定的状态。在区间YDK24+815至YDK24+845段为射流风机入口段。由于风机入口吸力的影响，该段落内气流呈现出不稳定的扰动及回流现象，流量及平均速度有所降低。在YDK24+845至YDK24+920段為射流风机射流发展段。在此段内，速度、流量有个递增和递减的变化，YDK24+870处为最大值处。在工况2中，速度、流量的变化趋势与工况1中的变化趋势基本一致。
3）在射流风机前的均匀流段，压力逐渐降低，降低的斜率为其比摩阻。在射流风机入口段，阻力较大，内部紊流及扰动等情况明显，压力降低更加明显。在射流发展段，内部气流充分混合、趋一，射流风机的升压力逐渐的显现出来。
4）在射流发展段，气流的动压逐渐的转变为静压，在YDK24+870动压到达最大值，之后逐渐的向静压转化，但全压是不断递增的。
5 数据处理及分析
5.1 射流风机升压力
认为YDK25+815（射流风机上游30m）及YDK24+920（射流风机下游75m）分别为入口段影响范围起始断面和射流发展段影响范围终点断面。此两断面全压差可认为为区间气流经过射流风机入口段、射流发展段影响后的升压力。
则在工况1下每台射流风机的实际升压力为（23.47+3）/2=13.24Pa。在工况2下每台射流风机的实际升压力为（24.58-5.22）/2=10.68Pa。
《铁路隧道运营通风设计规范》给出射流风机理论增压力可按式1计算：
式1
式中： ——射流风机理论增压力（一组，台）；
——射流风机出口风速（m/s）；
——每台风机出口断面积（㎡）；
——隧道横断面积（㎡）；
——隧道断面平均风速（m/s）；
——考虑隧道壁面摩擦影响的射流损失系数，可按图7取值。
Z——风机中心距隧道壁面的距离（mm）；
dj——风机出口直径（mm）。
图7考虑隧道壁面摩擦影响的射流损失系数Kj
查相关资料Kj=1.2。将vj=37.5m/s，Fj=0.312㎡，F=29.448㎡，射流风机出口出隧道断面平均风速ve=1.34m/s，带入式1可得到在工况1下射流风机理论升压力为28.30Pa，则每台射流风机的理论升压力为14.15Pa。
若设理论升压力与实测升压力之差与理论升压力的比值为实际误差，用η表示。则η=(14.15-13.24)/14.15×100%=4.4%。
5.2 区间比摩阻及沿程阻力系数
区间内气流的阻力损失分为局部阻力损失和沿程阻力损失两部分。在此次测试中，区间内局部阻力难以进行实测且测试区间内部较为平直，故忽略内部局部阻力的影响，将测试段内阻力损失近似为沿程阻力损失。
1）工况1
YDK24+815断面与YDK24+670断面压差
，
则比摩阻[3]
。
则该区间沿程阻力系数
2）工况2
YDK24+700断面与YDK24+815断面压差
，
则比摩阻
。
则该区间沿程阻力系数
。
6 结论
1）在均匀流段，断面平均速度、断面流量变化不大，内部流线较为统一。
2）在射流风机入口段，气体发生剧烈扰动。
3）在射流发展段，压力逐步增加，射流风机的增压作用开始逐渐发挥。在该区间，动压呈现出一种抛物线型变化，即由较小到最大再到最小。产生此现象可能是由于在射流风机附近的流体微团相互影响产生大量涡旋导致回流现象的产生，距离射流风机较远的区域涡旋的数量和强度有明显的下降。在动压最大值处，涡旋消失，回流现象消失。而从全压曲线可以看出，此区域内全压呈现出一种逐渐增加的趋势。在YDK24+920断面全压达到最大值。结合速度分布曲线和全压分布曲线可以发现射流风机的理论增压力并不能瞬间体现，而需要一个经过射流发展的过程。
4）气流内部的速度、流量、压力随着为气流运动提供的动力的增加而增加。
5）通过理论分析可以得知，射流风机的增压力与射流风机出口处隧道断面平均风速成反比。在实际运行中，每台射流风机实际增压力由工况1情况下的13.24Pa减少为10.68Pa，这一点与理论分析的结果是完全吻合的。
6）经过由测试三种不同测试工况结果得到的均匀流段区间比摩阻分别为0.021Pa/m，0.041Pa/m，沿程阻力系数分别为0.042，0.040。考虑测试时人员等主观因素的影响，可认为在所测均匀流段沿程阻力系数与隧道通风速度、射流风机的开启状况等因素无关，仅于隧道壁面粗糙程度、隧道断面当量直径、流体运动状态有关。
参考文献：
[1] 高孟理.铁路隧道壁龛式射流增压及其通风系统的优化分析[J].铁路学报,1997,19(5):103-109.
[2] 中华人民共和国国家标准.地铁设计规范GB50157-2003.中国计划出版社.2003.
[3] 龙天渝，蔡增基.流体力学[M].中国建筑工业出版社.2004.5.
关键词：地铁隧道；射流通风；实测
中图分类号：U231文献标识码： A
0 引言
壁龛式隧道射流通风是隧道射流通风技术的一种特殊应用。它是将一定长度的隧道断面扩大而形成“壁龛”，在其内部安装射流风机以满足隧道限界的要求[1]。1 测试内容
1.1 隧道断面平均速度
区间隧道火灾的排烟量，按单洞区间隧道断面的排烟流速不小于2m/s计算，但排烟流速不得大于11m/s[2]。
1.2 隧道断面静压
隧道断面静压不仅可以反映出隧道内通风系统的好坏，也是反映隧道内阻力情况的重要参数。
2 测试地点介绍
本次测试地点为深圳地铁三号线工程六约——塘坑区间，主要集中在里程YDK24+664至YDK24+920间。
图1 测试区域隧道示意图
在图1所示的隧道区间内，里程YDK24+322及YDK24+842处分别安装有两台射流风机，编号为JEF-A05~A08。
3 测试工况介绍
1）测试工况1：正转风机JEF-A07~A08。
2）测试工况2：正转风机JEF-A05~A08。
4 测试结果
图4 工况1压力分布图
图5工况2压力分布图
图6 全压分布图
从以上图标可以得出以下结论：
1）由于动力的增加，工况1至工况2区间内部隧道通风速度逐步增加。
2）在工况1中，在区间YDK24+670至YDK24+815段为射流风机入口前均匀流段，该段流量较为平直，没有明显的变化，在段落内部气流呈现出稳定的状态。在区间YDK24+815至YDK24+845段为射流风机入口段。由于风机入口吸力的影响，该段落内气流呈现出不稳定的扰动及回流现象，流量及平均速度有所降低。在YDK24+845至YDK24+920段為射流风机射流发展段。在此段内，速度、流量有个递增和递减的变化，YDK24+870处为最大值处。在工况2中，速度、流量的变化趋势与工况1中的变化趋势基本一致。
3）在射流风机前的均匀流段，压力逐渐降低，降低的斜率为其比摩阻。在射流风机入口段，阻力较大，内部紊流及扰动等情况明显，压力降低更加明显。在射流发展段，内部气流充分混合、趋一，射流风机的升压力逐渐的显现出来。
4）在射流发展段，气流的动压逐渐的转变为静压，在YDK24+870动压到达最大值，之后逐渐的向静压转化，但全压是不断递增的。
5 数据处理及分析
5.1 射流风机升压力
认为YDK25+815（射流风机上游30m）及YDK24+920（射流风机下游75m）分别为入口段影响范围起始断面和射流发展段影响范围终点断面。此两断面全压差可认为为区间气流经过射流风机入口段、射流发展段影响后的升压力。
则在工况1下每台射流风机的实际升压力为（23.47+3）/2=13.24Pa。在工况2下每台射流风机的实际升压力为（24.58-5.22）/2=10.68Pa。
《铁路隧道运营通风设计规范》给出射流风机理论增压力可按式1计算：
式1
式中： ——射流风机理论增压力（一组，台）；
——射流风机出口风速（m/s）；
——每台风机出口断面积（㎡）；
——隧道横断面积（㎡）；
——隧道断面平均风速（m/s）；
——考虑隧道壁面摩擦影响的射流损失系数，可按图7取值。
Z——风机中心距隧道壁面的距离（mm）；
dj——风机出口直径（mm）。
图7考虑隧道壁面摩擦影响的射流损失系数Kj
查相关资料Kj=1.2。将vj=37.5m/s，Fj=0.312㎡，F=29.448㎡，射流风机出口出隧道断面平均风速ve=1.34m/s，带入式1可得到在工况1下射流风机理论升压力为28.30Pa，则每台射流风机的理论升压力为14.15Pa。
若设理论升压力与实测升压力之差与理论升压力的比值为实际误差，用η表示。则η=(14.15-13.24)/14.15×100%=4.4%。
5.2 区间比摩阻及沿程阻力系数
区间内气流的阻力损失分为局部阻力损失和沿程阻力损失两部分。在此次测试中，区间内局部阻力难以进行实测且测试区间内部较为平直，故忽略内部局部阻力的影响，将测试段内阻力损失近似为沿程阻力损失。
1）工况1
YDK24+815断面与YDK24+670断面压差
，
则比摩阻[3]
。
则该区间沿程阻力系数
2）工况2
YDK24+700断面与YDK24+815断面压差
，
则比摩阻
。
则该区间沿程阻力系数
。
6 结论
1）在均匀流段，断面平均速度、断面流量变化不大，内部流线较为统一。
2）在射流风机入口段，气体发生剧烈扰动。
3）在射流发展段，压力逐步增加，射流风机的增压作用开始逐渐发挥。在该区间，动压呈现出一种抛物线型变化，即由较小到最大再到最小。产生此现象可能是由于在射流风机附近的流体微团相互影响产生大量涡旋导致回流现象的产生，距离射流风机较远的区域涡旋的数量和强度有明显的下降。在动压最大值处，涡旋消失，回流现象消失。而从全压曲线可以看出，此区域内全压呈现出一种逐渐增加的趋势。在YDK24+920断面全压达到最大值。结合速度分布曲线和全压分布曲线可以发现射流风机的理论增压力并不能瞬间体现，而需要一个经过射流发展的过程。
4）气流内部的速度、流量、压力随着为气流运动提供的动力的增加而增加。
5）通过理论分析可以得知，射流风机的增压力与射流风机出口处隧道断面平均风速成反比。在实际运行中，每台射流风机实际增压力由工况1情况下的13.24Pa减少为10.68Pa，这一点与理论分析的结果是完全吻合的。
6）经过由测试三种不同测试工况结果得到的均匀流段区间比摩阻分别为0.021Pa/m，0.041Pa/m，沿程阻力系数分别为0.042，0.040。考虑测试时人员等主观因素的影响，可认为在所测均匀流段沿程阻力系数与隧道通风速度、射流风机的开启状况等因素无关，仅于隧道壁面粗糙程度、隧道断面当量直径、流体运动状态有关。
参考文献：
[1] 高孟理.铁路隧道壁龛式射流增压及其通风系统的优化分析[J].铁路学报,1997,19(5):103-109.
[2] 中华人民共和国国家标准.地铁设计规范GB50157-2003.中国计划出版社.2003.
[3] 龙天渝，蔡增基.流体力学[M].中国建筑工业出版社.2004.5.