高速鐵路隧道空氣動(dòng)力學(xué)特性及氣動(dòng)荷載譜研究.pdf

1、高速鐵路運(yùn)輸是未來(lái)客運(yùn)與貨運(yùn)的發(fā)展趨勢(shì)，近年來(lái)，中國(guó)高速鐵路事業(yè)取得了長(zhǎng)足發(fā)展，里程數(shù)和修建技術(shù)也領(lǐng)先于世界其他國(guó)家，在“完善高速鐵路網(wǎng)”和“走向世界”齊頭并行之際，隧道空氣動(dòng)力學(xué)相關(guān)的研究引起了國(guó)內(nèi)學(xué)者以及相關(guān)工作人員的重視。一方面要確保司乘人員的安全、舒適以及列車運(yùn)行過(guò)程中車體結(jié)構(gòu)的安全，另一方面要著眼于不同國(guó)家和地區(qū)所適宜的高速鐵路隧道標(biāo)準(zhǔn)斷面面積，這兩個(gè)方面工作的順利進(jìn)行都有賴于隧道氣動(dòng)荷載譜，但當(dāng)前中國(guó)氣動(dòng)荷載譜的研究仍處空白

2、。為此，本文采用Fluent有限元軟件，在與動(dòng)模型試驗(yàn)結(jié)果比對(duì)的基礎(chǔ)上，建立三維模型，對(duì)隧道空氣動(dòng)力學(xué)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了數(shù)值模擬研究，主要內(nèi)容及相關(guān)結(jié)論如下:
　　(1)就隧道空氣動(dòng)力學(xué)數(shù)值模擬中所用到的控制方程、數(shù)學(xué)計(jì)算模型、邊界條件以及計(jì)算方法進(jìn)行了總結(jié)和整理;并根據(jù)理論文獻(xiàn)和相關(guān)模型及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的調(diào)研結(jié)果，總結(jié)了列車沖入隧道時(shí)，引起隧道內(nèi)空氣壓力變化的基本規(guī)律。
　　(2)調(diào)研分析了英國(guó)、德國(guó)及日本等國(guó)家的隧道壓力舒適性標(biāo)準(zhǔn)

3、，繼而參看相關(guān)文件，總結(jié)出了中國(guó)高速鐵路隧道壓力舒適性標(biāo)準(zhǔn);然后對(duì)中國(guó)高速鐵路隧道的壓力舒適性進(jìn)行了數(shù)值模模擬研究;
　　(3)總結(jié)了隧道洞口微壓波的計(jì)算方法及傳播規(guī)律，就不同隧道長(zhǎng)度、不同列車運(yùn)營(yíng)速度以及不同隧道阻塞比對(duì)洞口微壓波的影響進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。研究成果表明:隧道洞口微壓波受隧道長(zhǎng)度的影響并不大，但它與列車運(yùn)營(yíng)速度的立方呈正比，并和隧道阻塞比成冪次關(guān)系;
　　(4)研究了不同隧道長(zhǎng)度、不同列車運(yùn)營(yíng)速度以及不同隧道

4、阻塞比對(duì)隧道內(nèi)氣動(dòng)荷載的影響，并提出了最不利隧道長(zhǎng)度;同時(shí)，氣動(dòng)荷載與列車運(yùn)營(yíng)速度的二次方呈正比，并和隧道阻塞比成冪次關(guān)系;
　　(5)借鑒德國(guó)聯(lián)邦鐵路公司所轄某線路隧道氣動(dòng)荷載譜的形式，提出了適宜中國(guó)實(shí)際情況的隧道氣動(dòng)荷載譜。
　　本論文研究成果補(bǔ)充了中國(guó)隧道空氣動(dòng)力學(xué)相關(guān)數(shù)值模擬成果的數(shù)據(jù)庫(kù)，彌補(bǔ)了中國(guó)在高速鐵路隧道氣動(dòng)荷載譜方面研究的空白，編制了結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單但實(shí)用性很強(qiáng)的高速鐵路隧道氣動(dòng)荷載譜，對(duì)中國(guó)高速鐵路網(wǎng)的完善和