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高速地铁列车在单洞双线隧道中的空气动力效应研究
| 论文题名： | 高速地铁列车在单洞双线隧道中的空气动力效应研究 |
| 关键词： | 单洞双线隧道;高速地铁列车;空气动力效应 |
| 摘要： | 随着我国经济的快速发展和日常生活节奏的加快，高速地铁在城市交通中扮演的角色越来越重要。高速地铁列车在隧道中运行时，一方面会在隧道入口处形成与列车运动方向相反的出口流；另一方面会持续地在隧道内产生压力波并且压力波会以音速的速度在隧道内来回传播，以上现象对列车运行的稳定性、安全性以及旅客的舒适性等产生影响。含有中隔墙分隔的“单洞双线”地铁隧道，由于特殊的结构设计，列车在行驶过程产生的压力波现象更加明显。本文以青岛地铁11号线崂山隧道为例，通过文献调研、理论分析、现场实测与数值模拟计算相结合的方法，对高速地铁列车通过“单洞双线”隧道时产生的空气动力效应进行了研究，主要的内容及结论有： （1）采用高精度的风压监测系统，对青岛地铁11号线崂山隧道中隔墙表面的空气动力荷载进行实时监测，研究压力波的产生规律，得出列车驶入隧道过程中产生的初始压缩波是车头对空气的不断挤压下形成的，距离隧道入口100m处压力值最大；列车驶出隧道过程中产生的膨胀波在出口位置最大。 （2）基于Fluent软件，采用三维可压缩、不等熵、非定常流的控制方程和标准的k?ε两方程湍流模型，建立单车、双车计算模型，对不同因素影响下高速地铁列车通过“单洞双线”隧道时产生的空气动力效应进行了模拟计算，与现场实测的数据取得了较好的一致性。 （3）通过研究不同车速对隧道内气动荷载的影响规律，得出高速地铁在隧道中隔墙表面产生的峰值压力与车速的平方呈近似正比关系，相同时速下中隔墙表面的正压沿中隔墙高度的增加呈线性减小趋势，负压沿中隔墙高度的增加呈线性增加趋势；通过研究列车时速与中隔墙表面的流速关系得出当车头与车尾经过时流速最大，随着列车时速的增加，最大流速呈线性增加趋势。 （4）通过研究压力波在隧道内的传播规律，得出列车对空气的挤压作用主要集中在车头的下部，在隧道内形成具有一定能量的压缩波后，以三维的形式向不同的方向传递，由于隧道衬砌及中隔墙结构的阻挡作用，压力波传播一定距离后由三维转向一维，导致压力作用的区域越来越大。 （5）研究了隧道内单车运行、双车相向运行时的空气动力效应，由于双车运行时产生的压力波在隧道洞口处的相互反射，导致不同运行工况下的压力峰值不同，其中隧道入口区域双车运行时产生的峰值正压小于单车运行时的压力；在隧道出口区域双车运行的产生的峰值正压大于单车运行时产生的压力。 |
| 作者： | 徐文协 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 张拥军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 青岛理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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