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高速列车交会气动特性和动力学研究
| 论文题名： | 高速列车交会气动特性和动力学研究 |
| 关键词： | 高速列车;空气动力学;气动特性;瞬态压力波;气动力矩 |
| 摘要： | 随着列车速度的不断提高，列车运行时引起的空气动力学问题日益突出，特别是列车在通过隧道、明线交会或者隧道交会时，会对周围的空气造成强烈的扰动，形成瞬态压力波。这种瞬态压力波的冲击可能会使车体窗户破碎，压力波传入车内，会造成乘客和工作人员出现耳鸣等不舒适症状。另外，由于气动力和气动力矩的作用，车体的横向和垂向振动以及蛇形运动将会加剧，列车发生侧翻和脱轨的可能性增加，严重影响了列车运行的安全性和平稳性。 本文基于三维、非定常、可压缩、粘性流的雷诺 Navier-Storkes方程，结合标准k-ε方程湍流模型和滑移网格技术，分别对高速列车明线交会、过隧道及隧道交会三种情况下的列车空气动力学进行了数值仿真。根据列车表面监测点采集的压力数据，分析了车体表面压力变化规律。总结了速度和线间距对压力波幅值的影响规律，获得了列车三种运行状态下车体表面压力。通过数值仿真得到了作用于车体的气动力和气动力矩，并分析了其变化特征。 为了进一步研究高速列车气动力作用下的动力学特性，采用Simpack仿真软件，建立了高速列车多刚体动力学模型。针对明线交会、过隧道和隧道交会三种情况，分别计算了列车在气动力（矩）和轨道激励共同作用下的动力学响应。同时分析了各种状态下车体的振动加速度变化规律，获得了车体的脱轨系数和平稳性指标，以及不同交会速度下对车辆动力学响应。根据仿真结果，对列车多种运行状态下的平稳性和安全性进行评估和对比分析。 |
| 作者： | 黄宇明 |
| 专业： | 工程力学 |
| 导师： | 陈卫东 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南京航空航天大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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