本文選題：高速列車 + 隧道��； 參考：《蘭州交通大學》2015年碩士論文

【摘要】：高速列車在復線隧道運行時,由于列車和隧道形成的空間為非對稱空間,引起的流動自然也是非對稱的,使得作用在隧道壁面和列車車體表面的非定常氣動載荷也自然不同,最終導致列車在隧道中運行時橫向振動加劇,危及行車的舒適性、穩(wěn)定性,因此對于隧道內(nèi)列車外部流場的研究是非常有必要的。本文基于德國ICE2以及國產(chǎn)CRH380A高速列車模型,應用三種不同的數(shù)值模擬方法RANS、URANS以及LES,根據(jù)流動特點,采用較為合理的網(wǎng)格劃分策略,應用基于有限體積方法的計算流體力學軟件STAR-CD,對隧道內(nèi)高速列車外部的非定常流場進行數(shù)值模擬�？紤]到計算資源和時間的限制,本文所研究的隧道內(nèi)外部非定常流場的外部雷諾數(shù)為51?10。通過對復線隧道內(nèi)ICE2高速列車行駛時的外部流場進行數(shù)值模擬,初步建立了大渦模擬研究的計算設置與分析方法,為后續(xù)CRH380A高速列車的大渦模擬研究提供一定的技術參考。通過分析流場典型斷面的壓力云圖、渦量圖、渦量等值線、流場的Q值以及側向力系數(shù)與升力系數(shù),給出了ICE2列車模型在隧道內(nèi)運行時,列車表面及列車周圍壓力的分布以及渦旋結構產(chǎn)生的位置與發(fā)展規(guī)律。然后,根據(jù)ICE2計算模型的數(shù)值模擬經(jīng)驗,對CRH380A高速列車隧道內(nèi)行駛過程中的外部流場進行數(shù)值研究。通過分析流場典型斷面的壓力云圖、渦量圖、渦量等值線、流場的Q值以及側向力系數(shù)與升力系數(shù),給出了CRH380A列車模型在隧道內(nèi)運行時,列車表面及列車周圍壓力的分布以及渦旋結構產(chǎn)生的位置與發(fā)展規(guī)律,最后對三種數(shù)值模擬方法的計算結果進行對比分析,得出最優(yōu)的數(shù)值模擬方法。本文分別對ICE2高速列車和CRH380A高速列車在隧道內(nèi)運行時的外部流場進行數(shù)值模擬,從中得出的結果和規(guī)律可以作為高速列車非定常研究的基礎,同時也可為高速列車的設計和運行提供一定的參考。
[Abstract]:Because the space formed by the train and the tunnel is asymmetric, the flow caused by the high-speed train running in the double-track tunnel is naturally asymmetric, which makes the unsteady aerodynamic load acting on the tunnel wall and the surface of the train body naturally different. Finally, the lateral vibration of the train in the tunnel is aggravated, which endangers the comfort and stability of the train, so it is necessary to study the external flow field of the train in the tunnel. Based on the German ICE2 and domestic CRH380A high-speed train models, three different numerical simulation methods, RANS URANS and les, are used in this paper. According to the flow characteristics, a more reasonable mesh generation strategy is adopted. A computational fluid dynamics software STAR-CDbased on finite volume method is used to simulate the unsteady flow field outside a high-speed train in a tunnel. Considering the limitation of computational resources and time, the external Reynolds number of the unsteady flow field inside and outside the tunnel studied in this paper is 51 ~ 10 ~ 10. Through the numerical simulation of the external flow field of the ICE2 high-speed train in the double-track tunnel, the calculation and analysis method of the large eddy simulation study is established, which provides a certain technical reference for the follow-up study of the large eddy simulation of the CRH380A high-speed train. By analyzing the pressure cloud diagram, vorticity diagram, vorticity isoline, Q value of flow field, lateral force coefficient and lift coefficient of typical section of the flow field, the ICE2 train model is given when it is running in the tunnel. The distribution of the pressure on the surface and around the train and the position and development of the vortex structure. Then, according to the numerical simulation experience of the ICE2 model, the external flow field in the CRH380A high-speed train tunnel is studied numerically. By analyzing the pressure cloud diagram, vorticity diagram, vorticity isoline, Q value of flow field, lateral force coefficient and lift coefficient of typical section of the flow field, the CRH380A train model is given when it is running in the tunnel. The distribution of the pressure on and around the train and the position and development law of the vortex structure are obtained. Finally, the results of the three numerical simulation methods are compared and analyzed, and the optimal numerical simulation method is obtained. In this paper, the external flow field of ICE2 high-speed train and CRH380A high-speed train in tunnel are numerically simulated, and the results and rules can be used as the basis of unsteady research of high-speed train. At the same time, it can also provide some reference for the design and operation of high-speed train.
【學位授予單位】：蘭州交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U451.3

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