高速鐵路隧道空氣動力學特性及氣動荷載譜研究.pdf

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

2、。為此，本文采用Fluent有限元軟件，在與動模型試驗結(jié)果比對的基礎(chǔ)上，建立三維模型，對隧道空氣動力學相關(guān)問題進行了數(shù)值模擬研究，主要內(nèi)容及相關(guān)結(jié)論如下:
　　(1)就隧道空氣動力學數(shù)值模擬中所用到的控制方程、數(shù)學計算模型、邊界條件以及計算方法進行了總結(jié)和整理;并根據(jù)理論文獻和相關(guān)模型及現(xiàn)場試驗的調(diào)研結(jié)果，總結(jié)了列車沖入隧道時，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、德國及日本等國家的隧道壓力舒適性標準

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

4、阻塞比對隧道內(nèi)氣動荷載的影響，并提出了最不利隧道長度;同時，氣動荷載與列車運營速度的二次方呈正比，并和隧道阻塞比成冪次關(guān)系;
　　(5)借鑒德國聯(lián)邦鐵路公司所轄某線路隧道氣動荷載譜的形式，提出了適宜中國實際情況的隧道氣動荷載譜。
　　本論文研究成果補充了中國隧道空氣動力學相關(guān)數(shù)值模擬成果的數(shù)據(jù)庫，彌補了中國在高速鐵路隧道氣動荷載譜方面研究的空白，編制了結(jié)構(gòu)形式簡單但實用性很強的高速鐵路隧道氣動荷載譜，對中國高速鐵路網(wǎng)的完善和