本文關(guān)鍵詞：高速鐵路隧道內(nèi)置開孔隔墻的壓力波數(shù)值模擬研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：高速鐵路是當(dāng)今世界鐵路發(fā)展的潮流,也是體現(xiàn)一個國家科技綜合發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。隨著高速列車運(yùn)行速度不斷提高,高速列車隧道空氣動力學(xué)問題越來越嚴(yán)重,列車在隧道內(nèi)高速運(yùn)行引起的隧道內(nèi)空氣壓力波動及隧道出口微氣壓波對列車運(yùn)行安全性、經(jīng)濟(jì)性、旅客舒適性及隧道周圍環(huán)境均有嚴(yán)重不良影響。隧道空氣動力學(xué)問題是高速鐵路隧道設(shè)計中必須解決的關(guān)鍵技術(shù)問題,同時也是既有線隧道能否適應(yīng)列車提速需要必須考慮的重要問題。我國正大力發(fā)展高速客運(yùn)專線,在建及擬建的高速鐵路隧道數(shù)量多,長大隧道所占比重大,隧道內(nèi)行車速度目標(biāo)值高,因此需要對高速列車通過時引起的隧道壓力波的機(jī)理和減緩措施進(jìn)行深入研究。復(fù)線隧道內(nèi)設(shè)置開孔隔墻對隧道壓力波產(chǎn)生不可忽視的影響,本文通過三維數(shù)值模擬方法,以真實的CRH2G列車幾何模型為對象,采用三維、非定常、可壓縮、粘性流的雷諾平均納維——斯托克斯方程及k-Omega SST湍流模型,應(yīng)用重疊網(wǎng)格技術(shù)對高速列車通過內(nèi)置開孔隔墻隧道壓力波問題進(jìn)行比較全面的數(shù)值模擬研究,主要研究內(nèi)容包括:1、對列車通過簡單隧道時的流場和通過內(nèi)置開孔隔墻隧道時的流場以及隔墻開孔處的流場進(jìn)行分析,并對不同車速通過簡單隧道和內(nèi)置開孔隔墻隧道的隧道內(nèi)壓力波、車身壓力波進(jìn)行對比。2、對隧道內(nèi)有、無隔墻,有、無開孔隔墻,隔墻有、無開孔的隧道內(nèi)壓力、車身表面的壓力進(jìn)行對比研究,發(fā)現(xiàn)隧道內(nèi)置開孔隔墻對單車壓力波沒有加劇作用,可以改善隧道的力學(xué)結(jié)構(gòu),又可以提供逃生和救援通道。3、對開孔隔墻進(jìn)行不同參數(shù)的對比研究,得出從隧道力學(xué)結(jié)構(gòu)、救援和逃生等因素綜合考慮下的合理的開孔面積和開孔間距。本文采用三維數(shù)值模擬方法對高速鐵路內(nèi)置開孔隔墻隧道壓力波的系統(tǒng)研究,在國內(nèi)外尚屬首次。本文的研究成果對我國高速鐵路隧道的結(jié)構(gòu)設(shè)計、復(fù)線隧道隔墻開孔參數(shù)優(yōu)化提供了重要的空氣動力學(xué)依據(jù),對高速鐵路隧道空氣動力學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展和隧道建設(shè)有切實的理論意義和實用價值。
【關(guān)鍵詞】：高速列車 隧道壓力波 開孔隔墻 數(shù)值模擬方法
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U451.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1. 緒論10-25
• 1.1 國外高速鐵路發(fā)展概況10-14
• 1.1.1 日本10-11
• 1.1.2 法國11-12
• 1.1.3 德國12-13
• 1.1.4 西班牙13-14
• 1.1.5 中國臺灣地區(qū)高速鐵路發(fā)展14
• 1.1.6 其他國家與地區(qū)高速鐵路發(fā)展14
• 1.2 我國高速鐵路發(fā)展及隧道分布14-16
• 1.3 列車空氣動力學(xué)問題16-17
• 1.4 列車空氣動力學(xué)問題研究方法17-19
• 1.5 隧道結(jié)構(gòu)概述19-20
• 1.6 隧道壓力波研究現(xiàn)狀20-23
• 1.6.1 隧道壓力波研究現(xiàn)狀20-22
• 1.6.2 隧道結(jié)構(gòu)對壓力波影響的研究22-23
• 1.7 本文研究內(nèi)容及方法23-25
• 1.7.1 研究內(nèi)容23-24
• 1.7.2 研究方法24-25
• 2. 基本理論和數(shù)值計算方法25-41
• 2.1 單車通過隧道誘發(fā)空氣流動特征25-27
• 2.2 單車過隧道的數(shù)值模擬方法27-34
• 2.2.1 流動控制方程27
• 2.2.2 湍流的數(shù)值模擬方法27-29
• 2.2.3 湍流模型29-30
• 2.2.4 近壁面處理方法30-31
• 2.2.5 初始條件和邊界條件31-33
• 2.2.6 SIMPLE算法33-34
• 2.3 STAR-CCM+軟件介紹34
• 2.4 STAR-CCM+重疊網(wǎng)格方法34-37
• 2.5 重疊網(wǎng)格方法驗證37-40
• 2.6 本章小結(jié)40-41
• 3. 列車通過簡單隧道時的流場分析41-70
• 3.1 數(shù)學(xué)物理模型41-42
• 3.2 幾何模型42-44
• 3.2.1 列車模型42
• 3.2.2 隧道模型42-43
• 3.2.3 計算區(qū)域模型43-44
• 3.3 網(wǎng)格劃分44-46
• 3.4 數(shù)值計算模型驗證46-47
• 3.5 隧道內(nèi)流場變化47-62
• 3.5.1 壓力場和速度場47-54
• 3.5.2 隧道內(nèi)壓力波54-58
• 3.5.3 列車表面壓力波58-62
• 3.6 車速對隧道壓力波影響62-68
• 3.6.1 隧道內(nèi)壓力波63-65
• 3.6.2 列車表面壓力波65-68
• 3.7 小結(jié)68-70
• 4. 列車通過復(fù)雜隧道時的流場分析70-122
• 4.1 幾何模型70-72
• 4.1.1 開孔隔墻模型71
• 4.1.2 計算區(qū)域模型71-72
• 4.2 網(wǎng)格劃分72
• 4.3 測點(diǎn)布置72-73
• 4.4 隧道內(nèi)有、無隔墻的壓力波73-77
• 4.4.1 隧道內(nèi)壓力波73-75
• 4.4.2 列車表面壓力波75-77
• 4.5 隧道內(nèi)隔墻有、無開孔的壓力波77-84
• 4.5.1 隧道內(nèi)壓力波77-80
• 4.5.2 列車表面壓力波80-84
• 4.6 隧道內(nèi)有無、開孔隔墻的壓力波84-87
• 4.6.1 隧道內(nèi)壓力波84-85
• 4.6.2 列車表面壓力波85-87
• 4.7 流場變化87-92
• 4.7.1 壓力場和速度場87-89
• 4.7.2 隧道內(nèi)壓力波89-92
• 4.8 車速對壓力波的影響92-97
• 4.8.1 隧道內(nèi)壓力波92-93
• 4.8.2 列車表面壓力波93-97
• 4.9 開孔面積對壓力波的影響97-110
• 4.9.1 隧道內(nèi)壓力波98-102
• 4.9.2 列車表面壓力波102-110
• 4.10 開孔間距對壓力波的影響110-120
• 4.10.1 隧道內(nèi)壓力波110-114
• 4.10.2 列車表面壓力波114-120
• 4.11 小結(jié)120-122
• 結(jié)論與展望122-124
• 1.1 主要結(jié)論122-123
• 1.2 不足與展望123-124
• 致謝124-125
• 參考文獻(xiàn)125-128
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果128

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號：267672