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高速列车出隧道空气动力效应数值模拟研究
| 论文题名： | 高速列车出隧道空气动力效应数值模拟研究 |
| 关键词： | 铁路隧道;高速列车通过;气动载荷;车头压缩波;压力极值;数值模拟 |
| 摘要： | 高速列车以其不可替代的优势在世界交通运输业中占有重要位置。随着列车运行速度的不断提高，高速列车隧道空气动力学问题日益显著。列车高速驶出隧道过程中，洞内外空气流动空间逐渐改变，产生隧道压力波、出口波等现象，高速列车的气动性能也随之发生改变。这将影响列车的安全运行及旅客的舒适性，大风环境下该影响作用尤为突出。因此，研究高速列车驶出隧道过程中的空气动力效应问题具有十分重要的意义。 本文通过数值计算方法，以简化的CRH5型动车组和兰新第二双线的红西隧道出口端及其附近局部地貌为研究对象，对不同条件下列车驶出隧道过程的压力场、速度场及气动载荷进行数值计算分析，得到列车-隧道系统的空气动力特性变化规律。 首先，对列车从不同形式的隧道洞口驶出时车头压缩波、车尾膨胀波和隧道出口波的形成机理进行了研究。对列车从直切式隧道洞口驶出时不同时刻的压力场和列车从斜切式隧道洞口驶出时不同时刻的压力场和速度场的变化进行了分析，说明了车头压缩波、车尾膨胀波和隧道出口波的形成机理。 其次，对比分析了不同位置或不同形式洞口下的上述三种压力波的波动特性。以帽檐切削式洞口为基础，对比分析了隧道端口附近不同位置的车头压缩波、车尾膨胀波和隧道出口波的压力变化以及列车从不同形式的隧道洞口驶出时的压力变化规律。 再次，对列车驶出隧道前后列车表面与周围环境的压力变化特性进行了研究。对不同条件下列车运行的压力和速度变化进行了分门别类的分析，并阐述了其变化原理，得到了列车通过相应位置时的压力变化规律；对不同过渡段的压力极值变化进行了分析，初步得到了不同过渡段对列车运行的影响作用。 最后，对列车运行过程中气动载荷的变化特性进行了研究。通过极值比较，对不同条件下列车驶出隧道过程中各节车的气动载荷变化特性进行了分析，说明了不同条件对列车各节车气动参数的影响作用。 以上研究结果可作为高速列车空气动力学深入研究的基础，同时可为解释高速列车驶出隧道的空气动力效应提供有益的参考。 |
| 作者： | 陈晓丽 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 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： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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