專利名稱：一種地鐵站火災(zāi)數(shù)值模擬中隧道口邊界條件等效算法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)值模擬，尤其是地鐵站火災(zāi)數(shù)值模擬中隧道口邊界條件等效算法技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著社會的發(fā)展，城市化的不斷推進(jìn)，地鐵已經(jīng)成為解決城市交通擁堵不可或缺的主要手段之一。但是地鐵在緩解城市交通擁擠的同時(shí)也帶來了許多的安全隱患，其中尤其受到人們重視的是地鐵站的火災(zāi)危險(xiǎn)性。目前主要采用的是數(shù)值模擬技術(shù)，即運(yùn)用相關(guān)的火災(zāi)數(shù)值模擬軟件(FDS、FlUent等)建立模型，模擬不同火災(zāi)場景下火災(zāi)煙氣蔓延情況， 并根據(jù)模擬結(jié)果評估地鐵站的安全性。但是目前人們在進(jìn)行地鐵站火災(zāi)數(shù)值模擬過程中， 往往對地鐵隧道口邊界條件的設(shè)置重視不夠，一般由于計(jì)算機(jī)計(jì)算能力的限制而將地鐵站兩端隧道口設(shè)置為全開或者全閉，以減少計(jì)算的網(wǎng)格數(shù)量，這樣的做法忽略了地鐵站兩端延伸的隧道對火災(zāi)煙氣蔓延的影響，得到的結(jié)論可信度較差。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上陳述的已有方案的不足，本發(fā)明的目的是在不增加模擬計(jì)算網(wǎng)格和計(jì)算量的前提下，找到地鐵站隧道邊界條件設(shè)置的替代方案，使之具有適合于地鐵站多種火災(zāi)場景的模擬，在于即省去了大量的計(jì)算網(wǎng)格數(shù)和計(jì)算時(shí)間，又能得到相對可靠的模擬結(jié)果。本發(fā)明是通過如下的方法實(shí)現(xiàn)的一種地鐵站火災(zāi)數(shù)值模擬中隧道口邊界條件等效算法，對我國典型的地下二層島式車站采用FDS火災(zāi)模擬軟件模擬演算地鐵站火災(zāi)煙氣蔓延情況設(shè)置模型隧道口寬度與原始隧道口寬度的比值為隧道口等效寬度系數(shù)ε ；在ε取值0.34 0.55時(shí)，計(jì)算所述模型隧道口寬度值并作為邊界條件輸入FDS火災(zāi)模擬軟件模擬演算地鐵站火災(zāi)煙氣蔓延情況。本發(fā)明算法可在不增加模擬計(jì)算網(wǎng)格和計(jì)算時(shí)間的前提下，保證計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確性和可信度，可以廣泛應(yīng)用于地鐵站和隧道火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)和性能化設(shè)計(jì)等領(lǐng)域，尤其是在方案優(yōu)化比選過程中可以節(jié)約大量的模擬計(jì)算時(shí)間。隧道口等效寬度系數(shù)ε為0.375效果最優(yōu)。


圖1為我國典型的地下二層島式地鐵站站臺層平面圖。圖2為現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行模擬計(jì)算隧道口全開和全閉模型圖。圖3本發(fā)明方法進(jìn)行模擬計(jì)算模型圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示我國典型的地下二層島式車站，車站長165. 6m，高13. 5m，標(biāo)準(zhǔn)段寬17. 8m，總建筑面積10275.0m2。地下ニ層為站臺層，凈高4. 6m，寬10. 0m，有效站臺長 120. Om，地下ー層為站廳層，凈高4. 5m，有效長度63. Om。站臺層和站廳層都設(shè)有機(jī)械防排 煙系統(tǒng)，排煙量按照我國現(xiàn)行的《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》要求取63570. 0m3/h。地鐵站站臺層平面 見圖1，圖中站臺兩端400米隧道未按比例全部繪出。通過對12種典型的地鐵站火災(zāi)場景的數(shù)值模擬結(jié)果的對比發(fā)現(xiàn)，隧道ロ邊界條 件的設(shè)置對模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性影響很大。當(dāng)?shù)罔F站三維模型兩端設(shè)置了 400m隧 道吋，火災(zāi)煙氣蔓延過程中頂棚射流將通過隧道ロ向外擴(kuò)散，與實(shí)際情況最接近，模擬結(jié)果 最可信，但是由于增加了 4條400m長的隧道，計(jì)算網(wǎng)格數(shù)由原來的67. 7萬增加為138萬， 總的運(yùn)算時(shí)間是其他火災(zāi)場景的2倍以上。實(shí)施例1 采用以上我國典型的地下ニ層島式車站，按現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行模擬計(jì)算隧 道ロ全開或全閉且皆無隧道模型見圖2，其計(jì)算網(wǎng)格數(shù)為67. 7萬，與隧道ロ全開且連有 400m隧道模型見圖1，其計(jì)算網(wǎng)格數(shù)為138萬。整個(gè)模擬過程耗時(shí)不一祥，前者用了 22h，后 者用了 48h，模擬結(jié)果見表1。由表1結(jié)果可知邊界條件A的結(jié)果相對于邊界條件C的結(jié)果 過于保守；而邊界條件B的結(jié)果又偏于不安全，可能誤導(dǎo)設(shè)計(jì)人員給出錯(cuò)誤的結(jié)論。表 權(quán)利要求
1.一種地鐵站火災(zāi)數(shù)值模擬中隧道口邊界條件等效算法，對我國典型的地下二層島式車站采用Fire Dynamic System FDS火災(zāi)數(shù)值模擬軟件模擬演算地鐵站火災(zāi)煙氣蔓延情況，其特征在于，設(shè)置模型隧道口寬度與原始隧道口寬度的比值為隧道口等效寬度系數(shù)ε ； 在ε取值0.34 0.55時(shí)，計(jì)算所述模型隧道口寬度值并作為邊界條件輸入FDS火災(zāi)模擬軟件模擬演算地鐵站火災(zāi)煙氣蔓延情況。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述之一種地鐵站火災(zāi)數(shù)值模擬中隧道口邊界條件等效算法，其特征在于，所述隧道口等效寬度系數(shù)ε為0.375。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種地鐵站火災(zāi)數(shù)值模擬中隧道口邊界條件等效算法，對我國典型的地下二層島式車站采用FDS火災(zāi)模擬軟件模擬演算地鐵站火災(zāi)煙氣蔓延情況設(shè)置模型隧道口寬度與原始隧道口寬度的比值為隧道口等效寬度系數(shù)ε；在ε取值0.34～0.55時(shí)，計(jì)算所述模型隧道口寬度值并作為邊界條件入FDS火災(zāi)模擬軟件模擬演算地鐵站火災(zāi)煙氣蔓延情況。本發(fā)明算法可在不增加模擬計(jì)算網(wǎng)格和計(jì)算時(shí)間的前提下，保證計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確性和可信度，可以廣泛應(yīng)用于地鐵站和隧道火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)和性能化設(shè)計(jì)等領(lǐng)域，尤其是在方案優(yōu)化比選過程中可以節(jié)約大量的模擬計(jì)算時(shí)間。
文檔編號G06F17/50GK102446240SQ20111028021
公開日2012年5月9日 申請日期2011年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月20日
發(fā)明者葉海斌, 姚小林, 林孫滔, 陳俊敏 申請人:西南交通大學(xué)