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基于耦合方法的高速列车进入隧道诱发压力波动研究
| 论文题名： | 基于耦合方法的高速列车进入隧道诱发压力波动研究 |
| 关键词： | 高速列车;隧道过程;压力波动;特征线法;耦合模型 |
| 摘要： | 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、旋成椭圆体、钝体四种列车头型下,压缩波的最大压力变化值和最大压力变化率与速度的拟合方程。 本文首次将涡声理论分析方法与一维可压缩非定常流动模型特征线法进行耦合,改进了一维特征线法,使其能够模拟不同的列车头型。高速列车进入隧道过程中,车头和车尾附近三维效应较强烈的区域采用涡声理论方法计算,环状空间以及隧道内其它区域采用一维特征线法计算。通过与国外模型试验结果的对比,验证了旋成体列车进入隧道时耦合方法及耦合程序的正确性。基于耦合方法研究了列车头型和列车速度对隧道内压力波及其变化率的影响。 本文建立的耦合方法实现了以较少的计算机资源较为准确的模拟列车进入隧道过程产生的压力波动。本文的一些研究方法和结论可为相关研究人员提供参考。 |
| 作者： | 侯娜娜 |
| 专业： | 工程热物理 |
| 导师： | 梅元贵 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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