分享到:

高速列车进入隧道产生压缩波的数值模拟及试验研究

高速列车进入隧道时,一方面,在隧道入口处与列车运动方向相反的方向产生出口流。另一方面在隧道内产生以声速向前传播的压缩波。这些压缩波对列车车体产生较强的作用力,并且与压缩波相关的压力梯度对列车内的乘客和隧道内的维修人员产生生理上的不舒服感。在隧道出口处,产生一种叫做微气压波的压力脉冲,并造成环境问题。为了解决这个问题,本文以西南交通大学承担的国家自然科学基金项目“隧道缓冲结构空气动力学特征试验”的研究为依托,同时根据高速列车进入隧道所产生的流场的特征,建立了三维粘性、可压缩、不等熵非定常流模型。对高速列车通过有或无缓冲结构的隧道所产生的压缩波的机理进行了大量的实验和数值计算研究。研究结果表明:压缩波是列车进入隧道时形成的。隧道中正压最大值是由列车头部突入隧道时形成的压缩波引起的,并且该压缩波在隧道中以声速传播,而隧道中负压最大值是由列车尾部经过测点时形成的。在影响隧道压缩波的压力以及压力梯度的各种因素中,列车速度以及隧道阻塞比是主  (本文共190页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国空气动力研究与发展中心
中国空气动力研究与发展中心

高速列车穿越隧道的一维非定常流场的数值模拟研究

高速列车交通技术是地面高速交通技术中极为重要的组成部分。随着列车速度的不断提高,高速列车的空气动力学的研究成为不容忽视的重要课题。高速列车空气动力学问题包括明线空气动力学问题和隧道空气动力学问题两大类。列车在穿越隧道过程中所遇到的空气动力学问题常常比明线上遇到的空气动力学问题剧烈和严重,所以对隧道空气动力学的研究极为重要。隧道空气动力学的研究成果为高速铁路-列车系统的研发和评估审核提供重要的理论支持。高速列车穿越隧道问题的数值模拟研究国内外已发展出多种研究方法。该问题的流场是复杂的三维流场,应用三维数值模拟比较能够准确地达到模拟要求,以精确描绘流场。但列车是庞大、细长的物体,研究对象中的隧道一些情况下其长度更为可观,在这样的情况下,考虑到研究效率,以及在隧道和列车长度远大于隧道水力直径的情况下对列车-隧道系统作一维假定有较高的精确度,对列车-隧道问题进行一维数值模拟研究就成为一个重要的研究手段。随着人类对高速交通的需求不断提高,...  (本文共74页) 本文目录 | 阅读全文>>

西南交通大学
西南交通大学

高速铁路隧道洞口缓冲结构数值模拟及模型试验研究

隧道可以缩短改善线路,缩短路程,但是当高速列车进入隧道时候却会产生一系列的空气动力学问题,其中一些会对列车、隧道以及周边环境造成不利影响,所以必须加以控制,以减小危害。目前研究车隧气动效应的试验装置不够先进,存在一定的缺陷,且相似比太小,精度不够。为了更好地研究隧道缓冲结构形式及尺寸,建立大比例模型试验台是有必要的。本文以西南交通大学承担的863计划项目“高速铁路隧道降噪关键技术研究”为依托,采用数值模拟及模型试验对高速铁路隧道洞口顶部开口缓冲结构参数进行研究,所得结论能指导实际工程。其主要研究成果如下:(1)新型大比例尺高速列车动模型试验系统具有明显的技术优势,主要表现在:先进的采集仪器、稳定的发射系统以及方便快捷的数据处理模块,其试验结果真实可靠,在进行定量分析时具有独到的优势。(2)利用数值模拟计算研究了高速铁路隧道洞口顶部开口缓冲结构在不同运营速度下的开口参数,确定了最优开口率及开口位置。(3)模型试验与数值计算结果相符...  (本文共77页) 本文目录 | 阅读全文>>

西南交通大学
西南交通大学

高速铁路地下车站隧道气动效应及缓解措施研究

最近几年,我国大力发展客运专线以及城际轨道交通建设。为减少城市土地占用,保护城市居住环境,往往采用设置地下车站的隧道穿越城区,因此修建铁路地下车站将逐渐成为铁路交通发展的新趋势。而作为存在于地下的铁路车站,线路多、站台多,过站(不停站)列车高速经过车站等因素必将导致一系列的空气动力学问题并威胁旅客及工作人员的安全。因此,探明高速铁路地下车站空气动力学效应的规律以及相应的工程缓解措施具有十分重要学术价值和工程应用价值。本文以海南东环线铁路美兰机场地下车站隧道空气动力学研究项目为背景,采用目前高速铁路隧道空气动力学中成熟应用的数值模拟和模型试验手段,组织实施了能对高速列车穿越隧道及地下车站过程进行全程模拟的数值计算和模型试验,探讨在不同地下车站隧道设计参数中车站内的压力波动、瞬变压力以及风速等气动环境,旨在对高速铁路地下车站隧道的设计及运营提出合理的建议和一定的指导。主要内容如下:1、探讨了隧道长度对车站内瞬变压力等气动效应的影响规...  (本文共111页) 本文目录 | 阅读全文>>

兰州交通大学
兰州交通大学

考虑风挡的CRH380A高速列车隧道内会车时的空气动力效应研究

随着我国高速列车运行速度的不断提高,列车空气动力问题愈加突出。由于空气的可压缩性,当列车以很高速度通过隧道时,在有限的隧道空间内,空气受到挤压,会在隧道内外诱发压力波、洞口微压波和进出口波、横向振动等空气动力学现象。隧道压力波通过车体传入车内可引起司乘人员耳鸣、耳膜疼痛等耳感不适问题,剧烈的压力波动也可能影响行车安全。尤其是高速列车在隧道内交会时,产生的瞬间压力变化更加剧烈,瞬变压力、气动力等空气动力学问题更为严重和复杂。因此,对高速列车在隧道内会车过程的气动特性研究就显得极为必要。高速列车隧道内会车时,引起的空气流动是高雷诺数的三维可压缩非定常湍流流动,其影响范围涵盖了隧道出入口周围的较大区域,因此,列车隧道内会车的数值模拟研究在计算区域、数值方法、计算资源等方面都构成了挑战。本文基于三维非定常可压缩粘性流体流动的N S方程和SST k高雷诺数湍流模型,采用有限体积法对高速列车隧道内会车时的压力和气动力进行模拟研究。研究中为避...  (本文共205页) 本文目录 | 阅读全文>>

兰州交通大学
兰州交通大学

基于耦合方法的高速列车进入隧道诱发压力波动研究

高速列车车头驶入隧道过程中,车头前产生初始压缩波,该压缩波传播至隧道出口端时,部分压缩波向隧道外辐射,强度足够大时,形成洞口微压波,对隧道周围环境和居民产生严重影响。列车通过隧道过程中形成隧道压力波,该压力波传入车厢内,影响司乘人员的乘车舒适性。因此,准确模拟出初始压缩波以及隧道内压力波具有现实意义和实用价值。本文采用涡声理论方法研究了高速列车进入隧道过程产生的隧道压力波。列车车头进入隧道过程中车头相当于点源,将其用单极子源代替模拟其产生的初始压缩波,并与车头用单极子源和偶极子源代替时产生的初始压缩波进行对比。列车车身进入隧道过程中,考虑了出流涡和分离流动对压力波的影响。车尾进入隧道过程中,车尾相当于点汇并用单极子源和偶极子源代替。初始压缩波及隧道压力波的数值模拟结果与国外试验数据吻合较好。基于该方法研究了四种列车头型,旋成圆锥体、旋成抛物体、旋成椭圆体及钝体、列车速度对初始压缩波及压力变化率的影响。给出了旋成圆锥体、旋成抛物体...  (本文共74页) 本文目录 | 阅读全文>>