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原文传递高速列车隧道通过气动性能研究

论文题名：	高速列车隧道通过气动性能研究
关键词：	高速列车;气动性能;计算多体系统动力学;瞬态响应
摘要：	随着列车速度的不断提高，列车进出隧道时所引起的隧道空气动力学问题越来越严重。列车进入隧道时产生的压缩波、膨胀波使得隧道内产生明显的压力波动，并且引起隧道出口处的微压波现象，这将直接影响到人体的乘坐舒适度、列车运行的安全性、平稳性以及隧道周围的环境，并且过大的压力变化对车体材料的强度也会有很大的影响。本文结合空气动力学、计算多体系统动力学对高速列车隧道气动性能进行了研究。　　首先本文基于三维粘性、可压缩、非稳态的N-S方程及k-ε两方程湍流模型，利用CFD软件Fluent建立高速列车单车通过隧道和隧道会车流场数值计算模型，研究了列车速度、列车编组长度对隧道压力波以及列车气动力的影响；然后，基于计算多体系统动力学理论，利用SIMPACK软件建立高速列车多体系统动力学模型，将气动力加载到模型中，计算列车的动力学响应，研究不同车速、不同列车长度、不同路况对列车的平稳性和安全性的影响；最后，将瞬态气动压力加载到列车表面计算列车的瞬态气动载荷响应，分析瞬态气动载荷对车体强度的影响，得到了车体响应的变化时程曲线。　　经本文研究可以得到以下结论：　　1.列车在隧道内运行过程中，压力的复杂变化是由压缩波和膨胀波的传播、反射引起的，列车表面压力变化幅值与车速平方近似成正比；　　2.列车编组长度对头车气动性能基本没有影响，对尾车气动性能影响大；　　3.列车以350km/h在隧道会车内等速会车时，车体表面压力变化幅值是明线会车的8倍左右；隧道会车时列车运行安全性、平稳性要好于明线会车；　　4.车体在瞬态气动压力载荷作用下，车体侧壁的横向位移和应力会发生剧烈的变化，其中车窗比车门变化幅值要大。
作者：	章磊
专业：	载运工具运用工程
导师：	张继业
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2012
正文语种：	中文