隨著我國高速鐵路事業(yè)的蓬勃發(fā)展,山區(qū)高速鐵路速度等級高,隧道密集,長大隧道特別是特長隧道數(shù)量多,氣動效應更加顯著,對高速列車安全、舒適和節(jié)能提出了更高的要求。由于一維流動模型無需使用大量高性能計算資源,且兼具高效和準確的特點,因此在多參數(shù)多工況的比較性研究和長大隧道特別是特長隧道空氣流動研究中更有優(yōu)勢。但是,在一維流動模型中,需要計算輸入列車表面摩擦系數(shù)、車頭車尾壓力損失系數(shù)和隧道表面摩擦系數(shù)等空氣動力學系數(shù)。此外,國家目前還在發(fā)展時速400公里高速列車和時速600公里磁浮交通系統(tǒng),這些都在要求完善高速軌道交通隧道空氣流動的一維流動模型數(shù)值仿真理論。因此,研究隧道內(nèi)高速列車關鍵空氣動力學系數(shù)的確定方法具有重要的學術意義和工程應用價值。本文的主要研究工作如下:（1）系統(tǒng)總結(jié)了從上世紀50年代到現(xiàn)在的國內(nèi)外,尤其是國外的隧道空氣動力學一維流動模型方面的研究成果,對每個模型的控制方程、邊界條件和適用范圍的共性和差異進行了總結(jié)。（2）較為系統(tǒng)地分析了三維數(shù)值模擬仿真計算在求解隧道壓力波和空氣阻力方面的控制方程、湍流模型、重疊網(wǎng)格設計計算方法、計算區(qū)域、邊界條件和網(wǎng)格設計等方面的特點,比較了三維... 

【文章頁數(shù)】：120 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景
        1.1.1 國內(nèi)高速鐵路發(fā)展概況及特點
        1.1.2 國外高速鐵路發(fā)展概況及特點
        1.1.3 國內(nèi)外高速列車發(fā)展概況及特點
    1.2 高速鐵路隧道空氣動力學問題
    1.3 高速列車隧道壓力波國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 實車試驗
        1.3.2 動模型試驗
        1.3.3 數(shù)值模擬計算
    1.4 高速列車單列車通過隧道空氣阻力國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.4.1 早期理論分析方法
        1.4.2 實車試驗方法
        1.4.3 模型試驗
        1.4.4 三維流動模型數(shù)值模擬
    1.5 存在的主要問題
    1.6 本文的主要研究內(nèi)容
2 隧道內(nèi)空氣流動分析理論及基本特征
    2.1 單列車通過隧道空氣流動基本特征
    2.2 單列車通過隧道時壓力波研究
        2.2.1 單列車通過隧道時壓力波現(xiàn)象
        2.2.2 單列車通過隧道時壓力波影響因素
        2.2.3 隧道壓力波的一維特征
        2.2.4 隧道內(nèi)壓力波動特征
        2.2.5 隧道壓力波研究方法概述
    2.3 隧道壓力波三維數(shù)值模擬仿真計算方法
        2.3.1 流動控制方程
        2.3.2 湍流模型
        2.3.3 重疊網(wǎng)格計算方法
        2.3.4 計算區(qū)域、邊界條件和網(wǎng)格設計
        2.3.5 三維數(shù)值模擬方法仿真計算方法的局限性
    2.4 隧道空氣動力學一維流動模型及基本特征
        2.4.1 定密度有限聲速非定常流動模型
        2.4.2 不可壓縮準定常流動模型
        2.4.3 考慮摩擦的可壓縮非定常等熵流動模型
        2.4.4 國內(nèi)可壓縮非定常不等熵流動模型
        2.4.5 不同模型邊界條件的比較
    2.5 隧道壓力波解析計算方法
        2.5.1 法國SNCF方法
        2.5.2 奧地利學者H.Sockel的方法
        2.5.3 關鍵公式推導過程
    2.6 本章小結(jié)
3 可壓縮流動模型下空氣動力學關鍵系數(shù)確定方法
    3.1 不可壓縮流動模型下空氣動力學關鍵系數(shù)確定方法
        3.1.1 隧道表面摩擦系數(shù)
        3.1.2 列車車頭壓力損失系數(shù)
        3.1.3 列車表面摩擦系數(shù)
    3.2 可壓縮流動模型下空氣動力學關鍵系數(shù)確定方法
        3.2.1 高速列車隧道空氣流動可壓縮性討論
        3.2.2 隧道表面摩擦系數(shù)
        3.2.3 車頭車尾壓力損失系數(shù)
        3.2.4 列車表面摩擦系數(shù)
    3.3 方法驗證
        3.3.1 與CRH380AL過隧道地面測點數(shù)據(jù)進行驗證
        3.3.2 與380AL車身靜壓試驗數(shù)據(jù)驗證
        3.3.3 與CRH2 過隧道地面測點數(shù)據(jù)進行驗證
        3.3.4 利用一維數(shù)值模擬方法與CR400AF三維數(shù)值模擬驗證
        3.3.5 利用歐標解析方法與CR400AF三維數(shù)值模擬驗證
        3.3.6 與日本時速500 公里動模型試驗結(jié)果驗證
    3.4 本章小結(jié)
4 關鍵系數(shù)在高速列車隧道空氣阻力計算中的應用
    4.1 列車隧道空氣阻力一維可壓縮流動模型計算方法
    4.2 歐洲標準BSEN14067-5中高速列車空氣動力學解析求解方法
        4.2.1 歐標解析方法介紹
        4.2.2 方法二模型假設和公式推導
    4.3 計算結(jié)果驗證
        4.3.1 利用一維特征線數(shù)值模擬程序進行驗證
        4.3.2 利用歐標方法二進行驗證
    4.4 單列車通過隧道時隧道空氣阻力和壓力波的關系
    4.5 本章小結(jié)
5 結(jié)論與展望
    5.1 論文工作和主要結(jié)論
    5.2 本文創(chuàng)新點
    5.3 研究展望
致謝
參考文獻
攻讀學位期間的研究成果


【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3690451