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货运动车组隧道内交会时压力波效应研究
| 论文题名： | 货运动车组隧道内交会时压力波效应研究 |
| 关键词： | 货运动车组;隧道内交会;压力波效应;有限体积法;重叠网格法;数值模拟 |
| 摘要： | 随着我国科技和经济水平的提高，电子商务产业快速发展，货运动车组应运而生，由此引发的隧道空气动力学问题也需引起重视并进行研究分析。货运动车组进入隧道过程中，由于隧道壁面的限制，产生进口波、隧道压力波等现象。因此，关于货运动车组隧道空气动力学问题的研究十分有必要。 本论文基于有限体积法和重叠网格法，选用目前应用广泛、求解精度高的计算流体力学软件STAR-CCM+，结合SST k-ω高雷诺数湍流模型进行数值模拟研究。将试验所得到的数据和数值模拟计算得到的数据进行对比分析，论证本文数值模拟方法的准确性和合理性。 主要研究内容与结论如下: (1)研究货运动车组隧道内交会压力分布特性。隧道内交会引起的压力波动是入口效应压力波与会车过程压力波的叠加，压缩波和膨胀波在隧道内反射叠加的作用，这些波在隧道内传播重叠形成了随时间变化的具有复杂特性的压力波特性。 (2)分析隧道进口波的形成及分布特性。隧道进口波由列车头部和尾部驶入隧道时产生的负、正压力脉冲波构成。本文分析了货运动车组进隧道诱发进口波的产生机理及传播特性，以及其空间分布特性并得到其随径向距离增加逐渐衰减的结论。 (3)研究得到不同车速对隧道内压力波、列车表面压力波、隧道进口波的变化规律。研究表明:不同车速下，隧道内压力波、列车表面压力波、隧道进口波的波形一致，但是车速越大，产生峰值的时间越早，且峰值随车速的增大而增大。 (4)分析隧道长度不同时，对货运动车组产生的隧道内压力波、列车表面压力波和进口波的影响。隧道长度的改变导致货运动车组隧道内运行时间不同，通过对比压力峰值产生的时间和大小得出，隧道长度较短时隧道内压力波和车身表面压力波压力极值较大。由于进口波是货运动车组驶入隧道时产生的，故隧道长度不同对进口波无影响。 以上研究内容与结论，丰富了目前我国对于高铁发展货运的探讨。可作为货运动车组产生的隧道空气动力学问题进一步研究的基础，具有一定的参考价值。 |
| 作者： | 安芳源 |
| 专业： | 动力工程 |
| 导师： | 许建林;者建武 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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