Langzeitbetriebene U-Bahn-Tunnel stehen vor dem Problem einer kontinuierlichen Verschlechterung des thermischen Umfelds, was ihren sicheren und effizienten Betrieb erheblich beeinträchtigt. Die Energietunneltechnik ist eine der wirksamen Technologien zur Lösung dieses Problems. Bisherige Untersuchungen haben die Wärmeübertragungseigenschaften von schildgestützten Energietunneln mit kapillarem Wärmeaustauscher (CHE) unter Durchströmungsbedingungen noch nicht vollständig offenbart, was die ingenieurtechnische Anwendung dieser Technologie einschränkt. Basierend auf einem Demonstrationsprojekt wurde in dieser Arbeit ein dreidimensionales, gekoppelt thermisch-strömungsmechanisches numerisches Modell für U-Bahn-Energietunnel mit CHE erstellt und der Einfluss der Betriebsparameter des Wärmeaustauschers auf die Wärmeübertragungsleistung des Energietunnels unter Durchströmungsbedingungen analysiert. Die Ergebnisse zeigen: Die Durchströmung kann die Wärmeübertragungsleistung des Schild-Energietunnels erheblich verbessern. Wenn die Durchströmungsgeschwindigkeit von 0 m/s auf 2,3×10⁻⁵ m/s erhöht wird, steigt die Wärmeübertragungsmenge in der Heiz- bzw. Kühlperiode um 106,77 % bzw. 276,00 %; die Wärmetauschfähigkeit der CHE-Schleife nahe am Eintritt der Durchströmung ist leicht höher als auf der gegenüberliegenden Seite. Darüber hinaus haben die Eintrittsgeschwindigkeit und Temperatur des CHE einen signifikanten Einfluss auf die Wärmeübertragung: Wenn die Eintrittsgeschwindigkeit von 0,06 m/s auf 0,12 m/s erhöht wird, steigt die Wärmeübertragungsmenge in der Kühl- und Heizperiode um 89,53 % bzw. 72,66 %; wenn die Eintrittstemperatur in der Kühlperiode um 6 ℃ erhöht und in der Heizperiode um 6 ℃ gesenkt wird, steigt die Wärmeübertragungsmenge um 58,80 % bzw. 177,01 %. Eine Erhöhung der Eintrittsgeschwindigkeit des CHE und der Temperaturdifferenz führt zu einer Abnahme der Gleichmäßigkeit der Temperaturverteilung der Segmente. Diese Studie kann eine theoretische Grundlage für die Auslegung und Anwendung von Schild-Energietunneln bieten.

Energietunnel;Durchströmung;kapillarer Wärmeaustauscher;Wärmeübertragungsleistung;U-Bahn