原文传递
高速列车过隧道、会车等典型状态下非定常空气动力学效应研究
| 论文题名： | 高速列车过隧道、会车等典型状态下非定常空气动力学效应研究 |
| 关键词： | 高速列车;非定常空气动力学;三维非定常粘性流;湍流模型;计算流体力学 |
| 摘要： | 列车交会空气压力波、过隧道压缩波和膨胀波、隧道出口微气压波等都是高速列车系统中典型的非定常空气动力学问题，它们对列车运行安全、旅客舒适度均会产生重大影响。 本文基于三维非定常粘性流的雷诺平均Navier-Stokes方程，结合k-ε两方程湍流模型，采用动滑移网格处理运动列车的计算流体力学方法，对高速列车会车及过隧道的非定常气动效应进行研究。根据列车及隧道观测点采集的压力数据，以及对列车受力的整体计算分析，得到列车压力波、微气压波和气动力的时间历程曲线，并分析其变化特征。对于高速列车通过隧道或隧道群，重点分析列车表面压力幅值的变化，列车表面和隧道内压力随马赫波传播的变化，隧道间距离对列车和隧道压力变化的影响，隧道间距离对微气压波变化的影响，列车和隧道压力变化幅值随列车速度的变化关系以及列车速度对微气压波强度的影响等。对于隧道会车计算，重点分析由于两车交会时的流场变化引起的列车气动力和表面压力的剧烈变化。同时，对单车过隧道以及隧道会车时的列车表面和隧道内压力波动幅值的结果进行相互比较，并分析其内在联系。 计算结果表明，高速列车通过隧道时，其列车和隧道表面压力变化幅值与列车速度的平方近似呈线性关系；隧道口微气压波与隧道内压缩波或膨胀波强度成正比，与列车速度的平方近似呈线性关系；列车气动阻力的平均值和其变化幅值都近似与列车速度的平方呈线性关系。高速列车隧道会车时，其列车和隧道表面压力变化幅值约为高速列车过隧道时压力变化幅值的两倍；隧道口微气压波相比于高速列车通过隧道时，微气压波变化的半周期变短，微气压波强度也稍有增加；列车气动力的变化主要体现为会车对列车的影响，其会车时侧向力的变化幅值是列车进出隧道时侧向力变化幅值的数倍。高速列车通过隧道群时，列车或隧道受相邻隧道的影响较小，都可以忽略不计；在隧道间距离超过100m时，微气压波的变化受相邻隧道的影响也可以忽略不计；当隧道间距离小于100m时，隧道间距离越小，微气压波强度越大。 本文的工作为对高速列车通过隧道或隧道群和高速列车会车时的气动性能进行数值模拟，得到其基本的变化规律，为高速列车运行安全域的制定提供参考依据，研究结果对于保障和指导高速列车的安全运行具有实际应用价值和参考意义。 |
| 作者： | 李新华 |
| 专业： | 流体力学 |
| 导师： | 郑耀 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
