耦合了潮涌相变换热的多孔介质土体与地铁空气间能量互动演化机理及应用研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51878408
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    61.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0803.建筑物理
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The scientific laws governing the effects of soil heat storage and release around subway stations and tunnels on the air thermal environment are still not clear and urgent to be revealed, because it is the fundamental reason leading to the long-term and widespread problems, such as the high energy consumption in station air-conditioning systems, excessive temperature rise in subway tunnels, and the simple designing process in subway thermal environment control system. Taking the soil around the station and tunnels as a whole, this project abstracts the scientific study topic of “the interactive evolution of the energy between the soil and the surrounding air with the action of the three cycle air waves from the outdoors, the interval, and the station”. Meanwhile, based on the long-term observation and prudent scientific reasoning, the scientific proposition, " the tide transformation heat phenomena in the porous medium soil near the subway wall surface", is put forward for the first time as an essential supplement for the theoretical gap. On the basis of the coupling model of the revealed continuous interactive heat exchange and discrete tide heat transfer between soil and air, a long-term prediction model of the subway air temperature, wall temperature, and soil mass storage capacity is to be established under typical climatic zones, geological conditions, and subway structure sizes. Based on this, a dynamic strategy is to be proposed to regulate the interval air temperature in summer and to stabilize the station air temperature during non-air-conditioning seasons. Furthermore, a four-parameter strong-coupling model with air temperature, wall temperature, background wind velocity, and equipment capacity is to be put forward innovatively, providing the theoretical support for energy-saving and comfortable, refined design and operation is subway. The study work in this project has important scientific significance, as well as the long-term application value.
地铁车站、区间周围土体蓄放热对空气热环境随年限影响的科学规律尚不明确是导致目前车站空调系统能耗大、区间温升过高和设计方式简单粗放等问题长期广泛存在的本质所在,亟待解决。此项目将区间车站周围土体抽象为统一整体,凝练出“室外、区间、车站三个空气波作用下土体与所围空气之间能量周期互动演化机理”的科学问题,同时基于长期观察和审慎科学推理首次提出“近壁面多孔介质土体潮涌相变换热”的科学命题,填补部分理论空白。在揭示上述土体与空气间耦合连续互动换热和离散潮涌换热科学规律基础上,拟建立典型气候区、地质条件和地铁结构尺寸下,区间车站空气温度、壁面温度、土体蓄放热量随运营年限的预测模型。并依此为抓手,给出区间温升调控、非空调季节车站气温维稳的动态策略,创新性的提出地铁“空气温度、壁面温度、背景风速、设备容量”四参数强耦合组合模型,为地铁环控节能舒适、精细化设计运营提供理论支撑,具有重要的科学意义和应用价值。

结项摘要

本项目基于交通强国和双碳减排国策背景,聚焦“室外、区间、车站三个空气波作用下土体与所围空气之间能量周期互动演化机理”和“近壁面多孔介质土体潮涌相变换热”两个科学问题,开展如下科研工作。第一部分,一方面,通过缩尺模型试验、Champs_Bes数值模拟,现场实测,研究了地铁区间隧道半无限大土体随运营年限的蓄放热特性,并创新性的建立了区间气温随运营年限演化特性的迭代求解数学模型,由研究结果可知区间土体温度场在第10年左右趋于稳定,上海夏季轨行区的最高气温会超过40℃,1,2,3月份区间隧道夜间通风有利于缓解夏季区间气温超标的问题。另一方面,通过缩尺模型试验、anasys三维数值模拟和现场实测,研究了在室外、室内和区间隧道三个以年为周期的空气温度波作用下,车站土体蓄放热随运营年限的演化特性,进而通过车站空气热平衡模型机理,创新性地建立了车站气温随运营年限演化特性的迭代求解数学模型。上述两部分成果为长期利用地铁区间隧道和车站土体中蕴藏的自然冷源提供了重要的技术参考。第二部分,本项目基于长期的车站实测,创新性的提出了车站近壁面围岩土体潮涌相变换热的科学假想,并进一步通过模型试验、数值模拟和理论建模,探讨了多孔介质土体发生潮涌相变换热的机理、临界条件和特性,极具理论上的创新性、填补了部分学术研究的理论空白。如当秋冬季节室外大幅降温时,实测中站厅壁面热流密度可由87W/m2激增到400W/m2,站厅气温可上升4.4℃。第三部分,进一步将理论研究成果服务工程实际,探讨了充分发挥地下车站壁面冷辐射作用、室外高温天下乘客在车站过渡区域热舒适性需求等要素,从而优化夏季空调季车站的运行气温和风速,可实现车站环控系统运营节能达24%左右。课题上述研究成果部分填补了地铁热环境相关领域的理论空白,具有创新性,为不同运营年限地铁区间隧道的温度调控和车站热环境的舒适节能运行提供了重要的理论依据和技术参考,具有重要的社会价值和工程意义。

项目成果

期刊论文数量(25)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(5)
专利数量(11)
地铁区间中间风井事故通风工况下侧墙动态承压特性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    中国水运
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郑懿;宋洁;马忠政;王丽慧;孙彬;张雨蒙
  • 通讯作者:
    张雨蒙
地铁区间隧道热环境与土体蓄放热特性的监测研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    暖通空调
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王丽慧;孙彬;郑懿;宋洁;张继华;胡田伟
  • 通讯作者:
    胡田伟
高温天地铁车站空气运行温度的实测 与问卷优化研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    暖通空调
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王丽慧;王博;高仁义;左沪;宋洁;郑懿;邹学成
  • 通讯作者:
    邹学成
工科专业课开展翻转课堂教学模式的调研分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    中国教育技术装备
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王丽慧;张杉;陈剑波;曲明璐;董楠
  • 通讯作者:
    董楠
基于热平衡对地铁车站热压通风风量的计算与分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    暖通空调
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王丽慧;尹立元;胡田伟;张继华;宋洁;郑懿;邹学成
  • 通讯作者:
    邹学成

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其他文献

菊芋叶绿体分离方法比较研究
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    西北农业学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    许盼盼;杨世鹏;王丽慧;孙雪梅;高洁铭;李莉;钟启文
  • 通讯作者:
    钟启文
基于转录组的SSR分子标记开发及鉴定
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    分子植物育种
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨世鹏;孙雪梅;王丽慧;高洁铭;李莉;田洁;赵孟良;钟启文
  • 通讯作者:
    钟启文
瘤胃保护性蛋氨酸对滩羔羊生长、消化、血清生化指标及胴体品质的影响
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1006-267x.2019.07.029
  • 发表时间:
    2019-07
  • 期刊:
    动物营养学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘博;王丽慧;寇启芳;牛文智;张英慧;张桂杰
  • 通讯作者:
    张桂杰
立式轴流泵装置模型水力性能数值分析及预测
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    排灌机械工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王丽慧;施伟;沈昌荣;徐磊
  • 通讯作者:
    徐磊
A measurement analysis of subway thermal environment characteristics of the coupling airflow between air-conditioning air supply and piston wind
地铁空调送风与活塞风耦合气流热环境特性测量分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    重庆大学学报(英文版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王丽慧;Li Zhiling;Du Xiaoming
  • 通讯作者:
    Du Xiaoming

其他文献

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王丽慧的其他基金

地铁环控送风射流在间歇性受迫气流作用下的机理研究
  • 批准号:
    50908147
  • 批准年份:
    2009
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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