活塞風(fēng)對接觸線的影響研究.pdf

1、蘭新線沿路氣候、地形極其復(fù)雜，隧道是蘭新鐵路的重要組成部分，隧道共計(jì)33座，總延長11.8公里。列車在隧道內(nèi)運(yùn)行時(shí)，產(chǎn)生活塞風(fēng)，而接觸網(wǎng)系統(tǒng)對風(fēng)載荷作用敏感。由于隧道特殊的環(huán)境位置，不方便了解列車在隧道中的運(yùn)行狀況。此外，隧道內(nèi)接觸網(wǎng)的檢修工作也較明線上困難。因而研究活塞風(fēng)形成機(jī)理、流場特性及活塞風(fēng)對接觸網(wǎng)的影響情況具有很重大的現(xiàn)實(shí)意義。本課題源自鐵道部對蘭新鐵路的電氣化改造重點(diǎn)項(xiàng)目(2008J019)。
　　 本文運(yùn)用了理論公

2、式推導(dǎo)與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，研究了活塞風(fēng)形成機(jī)理。從理論上，基于恒定流伯努利方程，推導(dǎo)得出活塞風(fēng)風(fēng)速的計(jì)算公式，得出影響活塞風(fēng)的各因素，并定性地分析了各因素對活塞風(fēng)的影響情況。在不同的環(huán)境條件下，利用流體分析軟件Star-CD，建立了列車過隧道的橫截面動(dòng)網(wǎng)格模型。研究分析了活塞風(fēng)風(fēng)速及風(fēng)壓，驗(yàn)證了隧道內(nèi)活塞風(fēng)最大風(fēng)速在列車尾流中形成、列車頭部出現(xiàn)正壓、尾部出現(xiàn)負(fù)壓等結(jié)論，通過比較，結(jié)果表明列車運(yùn)行速度對活塞風(fēng)風(fēng)速的影響最大。
　

3、　 在接觸網(wǎng)系統(tǒng)中，接觸線的剛性最小，所以在研究活塞風(fēng)對接觸網(wǎng)系統(tǒng)的影響時(shí)，主要分析了活塞風(fēng)引起的接觸線的偏移量。在不同的列車運(yùn)行速度及列車外形等環(huán)境條件下，建立了列車過隧道的縱截面動(dòng)網(wǎng)格模型。在鈍形列車尾流中形成了一個(gè)完整且明顯的漩渦，更容易將物體卷入其中。流線型列車在降低活塞風(fēng)的不良影響上有很大的優(yōu)勢。通過分析接觸線高度處的流場，得出在列車進(jìn)出隧道的整個(gè)過程中，接觸線高度處的活塞風(fēng)風(fēng)速沿隧道高度方向（Z軸）的分量v，z在隧道入口處

4、有最大值。利用有限元分析軟件ANSYS，建立隧道內(nèi)接觸網(wǎng)模型。將風(fēng)速轉(zhuǎn)化為作用力，加載到接觸線節(jié)點(diǎn)上，計(jì)算活塞風(fēng)引起的接觸線的偏移量。建立列車過隧道的三維模型，對計(jì)算機(jī)的性能要求很高。在計(jì)算機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)的前提下，優(yōu)化計(jì)算參數(shù)。在建立三維動(dòng)網(wǎng)格模型時(shí)，在軟件ANSYSICEM里進(jìn)行網(wǎng)格的劃分，再將模型導(dǎo)入到Star-CD軟件中進(jìn)行計(jì)算。對三維模型的流場進(jìn)行分析，得出接觸線位置處，沿隧道寬度方向的風(fēng)速vy很小，可以忽略不計(jì)。同樣，取出三維模型