高速列車隧道通過(guò)氣動(dòng)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(shí)所引起的隧道空氣動(dòng)力學(xué)問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重。列車進(jìn)入隧道時(shí)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(dòng)，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(guò)大的壓力變化對(duì)車體材料的強(qiáng)度也會(huì)有很大的影響。本文結(jié)合空氣動(dòng)力學(xué)、計(jì)算多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)對(duì)高速列車隧道氣動(dòng)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(guò)隧道和隧道會(huì)車流場(chǎng)數(shù)值計(jì)算模型，研究了列車速度、列車編組長(zhǎng)度對(duì)隧道壓力波以及列車氣動(dòng)力的影響；然后，基于計(jì)算多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論，利用SIMPACK軟件建立高速列車多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，將氣動(dòng)力加載到模型中，計(jì)算列車的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)，研究不同車速、不同列車長(zhǎng)度、不同路況對(duì)列車的平穩(wěn)性和安全性的影響；最后，將瞬態(tài)氣動(dòng)壓力加載到列車表面計(jì)算列車的瞬態(tài)氣動(dòng)載荷響應(yīng)，分析瞬態(tài)氣動(dòng)載荷對(duì)車體強(qiáng)

3、度的影響，得到了車體響應(yīng)的變化時(shí)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(guò)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(zhǎng)度對(duì)頭車氣動(dòng)性能基本沒(méi)有影響，對(duì)尾車氣動(dòng)性能影響大；
　　3.列車以350km/h在隧道會(huì)車內(nèi)等速會(huì)車時(shí)，車體表面壓力變化幅值是明線會(huì)車的8倍左右；隧道會(huì)車時(shí)列車運(yùn)行安全性、平穩(wěn)性要好于明線會(huì)車