發(fā)布時間：2018-11-03 09:19

【摘要】：當今世界,高速鐵路飛速發(fā)展。隨著列車速度的不斷提升,高速列車隧道空氣動力學問題日益嚴重。列車以較高時速通過隧道時,周圍的空氣壓力由于受到隧道壁面的約束而在短時間內發(fā)生巨大變化,產生出入口效應、隧道內的壓力波動、微氣壓波等問題,對行車安全、旅客舒適度以及隧道周邊環(huán)境產生了不良影響。我國目前在建以及預建的高鐵隧道數量眾多,其中短隧道、隧道群占據相當比重。因此,對高速列車通過短隧道、隧道群所引起的氣動問題進行深入的研究變得尤為迫切。 本文針對高速列車通過短隧道、隧道群所引起的氣動問題進行了數值模擬�；诜嵌ǔ�、可壓縮Navier-Stokes方程及k-ε雙方程湍流模型,采用包含動網格技術的計算流體力學方法,對列車以不同時速通過單隧道及不同間距的短隧道群進行了研究。通過多工況計算,分析了車表及隧道中斷面的受力情況,隧道出口微氣壓波的變化情況,得出列車速度及隧道間距對高速列車通過短隧道、隧道群氣動特性影響的變化規(guī)律。 數值模擬的結果表明,列車通過短隧道時,正對來流的車頭受到最大正壓,而車尾與車身過渡處受到最大負壓,正壓和負壓幅值均與列車行駛速度大小的平方成正比；隨著列車進入隧道,隧道內的壓力波動逐漸增大,隧道內及隧道橫斷面上的壓力分布極不均勻,其中距離列車表面較近的地方壓力幅值較大且變化較大,距離列車較遠的區(qū)域壓力幅值小且變化不大；隧道出口的微氣壓波大小與離隧道出口的距離大致成反比例關系,且微壓波的幅值大小與列車速度的平方成正比。 高速列車通過短隧道群時,車頭受到的正壓及車身受到的負壓幅值與過單隧道相比,其大小與變化情況基本保持一致；隨著隧道間距的增大,列車通過隧道群時在隧道口產生的微氣壓波的幅值逐漸減小,且變化率逐漸減小,當隧道間距到達100m時,列車通過隧道群產生的微氣壓波幅值與單隧道保持一致。 本文針對高速列車通過短隧道、隧道群的氣動效應進行了數值模擬,得到列車及隧道內壓力、隧道出口微氣壓波的變化規(guī)律。研究結果對指導高速列車行車安全、隧道周圍環(huán)境及日后相關問題的研究具有實際應用價值和參考意義。
[Abstract]:In today's world, high-speed railways are developing at full speed. With the increasing of train speed, the aerodynamic problem of high-speed train tunnel is becoming more and more serious. When the train passes through the tunnel at a higher speed, the ambient air pressure changes greatly in a short time due to the restriction of the tunnel wall, which produces the entrance effect, the pressure fluctuation in the tunnel, the micro-pressure wave and so on. Passenger comfort and the surrounding environment of the tunnel had a negative impact. There are a large number of high-speed tunnels under construction and pre-construction in China, among which short tunnels and tunnel groups occupy a considerable proportion. Therefore, it is urgent to study the aerodynamic problems caused by high-speed trains passing through short tunnels. In this paper, the aerodynamic problems caused by high-speed trains passing through short tunnels and tunnels are numerically simulated. Based on unsteady, compressible Navier-Stokes equation and k- 蔚 two-equation turbulence model, a computational fluid dynamics method with dynamic mesh technique is used to study the train passing through single tunnel and short tunnel with different spacing at different speeds. Through the calculation of multiple working conditions, the stress on the surface and the section of the tunnel and the variation of the micro-air pressure wave at the exit of the tunnel are analyzed, and the influence of train speed and tunnel spacing on the aerodynamic characteristics of the tunnel group is obtained by the analysis of the influence of the train speed and the tunnel spacing on the aerodynamic characteristics of the tunnel group. The results of numerical simulation show that when a train passes through a short tunnel, the front of the forward flow is under the maximum positive pressure, while the maximum negative pressure is obtained at the transition between the rear and the body. The positive pressure and the negative pressure amplitude are all proportional to the square of the train speed. As the train enters the tunnel, the pressure fluctuation in the tunnel increases gradually, the pressure distribution in the tunnel and on the cross section of the tunnel is extremely uneven, and the pressure amplitude near the surface of the train is larger and more varied. The pressure amplitude of the area far away from the train is small and little change. The micropressure wave at the exit of the tunnel is approximately inversely proportional to the distance from the exit of the tunnel, and the amplitude of the micro-pressure wave is proportional to the square of the train speed. When the high-speed train passes through the short tunnel group, the magnitude of the positive pressure on the front and the negative pressure on the body are basically consistent with those of the single tunnel. With the increase of the distance between tunnels, the amplitude and the rate of change of the micro-pressure waves generated by trains passing through the tunnel group gradually decrease, and when the tunnel spacing reaches 100m, The amplitude of the microbaric wave generated by the train passing through the tunnel group is consistent with that of the single tunnel. In this paper, the aerodynamic effects of high speed trains passing through short tunnels and tunnels are numerically simulated, and the variation of pressure and pressure at the exit of tunnels are obtained. The results of the study have practical application value and reference significance for guiding the study of high speed train running safety, tunnel surrounding environment and related problems in the future.
【學位授予單位】：大連交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：U451.3

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8 楚振宇;;高速列車負荷分析和供電系統(tǒng)的算法研究[A];中國鐵道學會電氣化委員會2006年學術會議論文集[C];2006年

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本文編號：2307362