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原文传递活塞风对接触线的影响研究

论文题名：	活塞风对接触线的影响研究
关键词：	列车隧道;活塞风;接触线;偏移量;形成机理;流场特性
摘要：	兰新线沿路气候、地形极其复杂，隧道是兰新铁路的重要组成部分，隧道共计33座，总延长11.8公里。列车在隧道内运行时，产生活塞风，而接触网系统对风载荷作用敏感。由于隧道特殊的环境位置，不方便了解列车在隧道中的运行状况。此外，隧道内接触网的检修工作也较明线上困难。因而研究活塞风形成机理、流场特性及活塞风对接触网的影响情况具有很重大的现实意义。本课题源自铁道部对兰新铁路的电气化改造重点项目(2008J019)。　　本文运用了理论公式推导与数值模拟相结合的方法，研究了活塞风形成机理。从理论上，基于恒定流伯努利方程，推导得出活塞风风速的计算公式，得出影响活塞风的各因素，并定性地分析了各因素对活塞风的影响情况。在不同的环境条件下，利用流体分析软件Star-CD，建立了列车过隧道的横截面动网格模型。研究分析了活塞风风速及风压，验证了隧道内活塞风最大风速在列车尾流中形成、列车头部出现正压、尾部出现负压等结论，通过比较，结果表明列车运行速度对活塞风风速的影响最大。　　在接触网系统中，接触线的刚性最小，所以在研究活塞风对接触网系统的影响时，主要分析了活塞风引起的接触线的偏移量。在不同的列车运行速度及列车外形等环境条件下，建立了列车过隧道的纵截面动网格模型。在钝形列车尾流中形成了一个完整且明显的漩涡，更容易将物体卷入其中。流线型列车在降低活塞风的不良影响上有很大的优势。通过分析接触线高度处的流场，得出在列车进出隧道的整个过程中，接触线高度处的活塞风风速沿隧道高度方向（Z轴）的分量v，z在隧道入口处有最大值。利用有限元分析软件ANSYS，建立隧道内接触网模型。将风速转化为作用力，加载到接触线节点上，计算活塞风引起的接触线的偏移量。建立列车过隧道的三维模型，对计算机的性能要求很高。在计算机能够实现的前提下，优化计算参数。在建立三维动网格模型时，在软件ANSYSICEM里进行网格的划分，再将模型导入到Star-CD软件中进行计算。对三维模型的流场进行分析，得出接触线位置处，沿隧道宽度方向的风速vy很小，可以忽略不计。同样，取出三维模型中的流场参数，作用到接触网模型中，研究活塞风对接触线的影响情况。综合分析比较二维、三维模型，为实际工程研究提供一定的参考。
作者：	陈荣
专业：	机械电子工程
导师：	王国志
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文