高速列車隧道通過氣動性能研究.pdf

1、隨著列車速度的不斷提高，列車進(jìn)出隧道時所引起的隧道空氣動力學(xué)問題越來越嚴(yán)重。列車進(jìn)入隧道時產(chǎn)生的壓縮波、膨脹波使得隧道內(nèi)產(chǎn)生明顯的壓力波動，并且引起隧道出口處的微壓波現(xiàn)象，這將直接影響到人體的乘坐舒適度、列車運(yùn)行的安全性、平穩(wěn)性以及隧道周圍的環(huán)境，并且過大的壓力變化對車體材料的強(qiáng)度也會有很大的影響。本文結(jié)合空氣動力學(xué)、計算多體系統(tǒng)動力學(xué)對高速列車隧道氣動性能進(jìn)行了研究。
　　首先本文基于三維粘性、可壓縮、非穩(wěn)態(tài)的N-S方程及k-ε

2、兩方程湍流模型，利用CFD軟件Fluent建立高速列車單車通過隧道和隧道會車流場數(shù)值計算模型，研究了列車速度、列車編組長度對隧道壓力波以及列車氣動力的影響；然后，基于計算多體系統(tǒng)動力學(xué)理論，利用SIMPACK軟件建立高速列車多體系統(tǒng)動力學(xué)模型，將氣動力加載到模型中，計算列車的動力學(xué)響應(yīng)，研究不同車速、不同列車長度、不同路況對列車的平穩(wěn)性和安全性的影響；最后，將瞬態(tài)氣動壓力加載到列車表面計算列車的瞬態(tài)氣動載荷響應(yīng)，分析瞬態(tài)氣動載荷對車體強(qiáng)

3、度的影響，得到了車體響應(yīng)的變化時程曲線。
　　經(jīng)本文研究可以得到以下結(jié)論：
　　1.列車在隧道內(nèi)運(yùn)行過程中，壓力的復(fù)雜變化是由壓縮波和膨脹波的傳播、反射引起的，列車表面壓力變化幅值與車速平方近似成正比；
　　2.列車編組長度對頭車氣動性能基本沒有影響，對尾車氣動性能影響大；
　　3.列車以350km/h在隧道會車內(nèi)等速會車時，車體表面壓力變化幅值是明線會車的8倍左右；隧道會車時列車運(yùn)行安全性、平穩(wěn)性要好于明線會車