發(fā)布時間：2017-03-25 20:00

  本文關鍵詞：高速鐵路隧道內置開孔隔墻的壓力波數(shù)值模擬研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：高速鐵路是當今世界鐵路發(fā)展的潮流,也是體現(xiàn)一個國家科技綜合發(fā)展水平的重要標志之一。隨著高速列車運行速度不斷提高,高速列車隧道空氣動力學問題越來越嚴重,列車在隧道內高速運行引起的隧道內空氣壓力波動及隧道出口微氣壓波對列車運行安全性、經(jīng)濟性、旅客舒適性及隧道周圍環(huán)境均有嚴重不良影響。隧道空氣動力學問題是高速鐵路隧道設計中必須解決的關鍵技術問題,同時也是既有線隧道能否適應列車提速需要必須考慮的重要問題。我國正大力發(fā)展高速客運專線,在建及擬建的高速鐵路隧道數(shù)量多,長大隧道所占比重大,隧道內行車速度目標值高,因此需要對高速列車通過時引起的隧道壓力波的機理和減緩措施進行深入研究。復線隧道內設置開孔隔墻對隧道壓力波產(chǎn)生不可忽視的影響,本文通過三維數(shù)值模擬方法,以真實的CRH2G列車幾何模型為對象,采用三維、非定常、可壓縮、粘性流的雷諾平均納維——斯托克斯方程及k-Omega SST湍流模型,應用重疊網(wǎng)格技術對高速列車通過內置開孔隔墻隧道壓力波問題進行比較全面的數(shù)值模擬研究,主要研究內容包括:1、對列車通過簡單隧道時的流場和通過內置開孔隔墻隧道時的流場以及隔墻開孔處的流場進行分析,并對不同車速通過簡單隧道和內置開孔隔墻隧道的隧道內壓力波、車身壓力波進行對比。2、對隧道內有、無隔墻,有、無開孔隔墻,隔墻有、無開孔的隧道內壓力、車身表面的壓力進行對比研究,發(fā)現(xiàn)隧道內置開孔隔墻對單車壓力波沒有加劇作用,可以改善隧道的力學結構,又可以提供逃生和救援通道。3、對開孔隔墻進行不同參數(shù)的對比研究,得出從隧道力學結構、救援和逃生等因素綜合考慮下的合理的開孔面積和開孔間距。本文采用三維數(shù)值模擬方法對高速鐵路內置開孔隔墻隧道壓力波的系統(tǒng)研究,在國內外尚屬首次。本文的研究成果對我國高速鐵路隧道的結構設計、復線隧道隔墻開孔參數(shù)優(yōu)化提供了重要的空氣動力學依據(jù),對高速鐵路隧道空氣動力學的進一步發(fā)展和隧道建設有切實的理論意義和實用價值。
【關鍵詞】：高速列車 隧道壓力波 開孔隔墻 數(shù)值模擬方法
【學位授予單位】：蘭州交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U451.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1. 緒論10-25
• 1.1 國外高速鐵路發(fā)展概況10-14
• 1.1.1 日本10-11
• 1.1.2 法國11-12
• 1.1.3 德國12-13
• 1.1.4 西班牙13-14
• 1.1.5 中國臺灣地區(qū)高速鐵路發(fā)展14
• 1.1.6 其他國家與地區(qū)高速鐵路發(fā)展14
• 1.2 我國高速鐵路發(fā)展及隧道分布14-16
• 1.3 列車空氣動力學問題16-17
• 1.4 列車空氣動力學問題研究方法17-19
• 1.5 隧道結構概述19-20
• 1.6 隧道壓力波研究現(xiàn)狀20-23
• 1.6.1 隧道壓力波研究現(xiàn)狀20-22
• 1.6.2 隧道結構對壓力波影響的研究22-23
• 1.7 本文研究內容及方法23-25
• 1.7.1 研究內容23-24
• 1.7.2 研究方法24-25
• 2. 基本理論和數(shù)值計算方法25-41
• 2.1 單車通過隧道誘發(fā)空氣流動特征25-27
• 2.2 單車過隧道的數(shù)值模擬方法27-34
• 2.2.1 流動控制方程27
• 2.2.2 湍流的數(shù)值模擬方法27-29
• 2.2.3 湍流模型29-30
• 2.2.4 近壁面處理方法30-31
• 2.2.5 初始條件和邊界條件31-33
• 2.2.6 SIMPLE算法33-34
• 2.3 STAR-CCM+軟件介紹34
• 2.4 STAR-CCM+重疊網(wǎng)格方法34-37
• 2.5 重疊網(wǎng)格方法驗證37-40
• 2.6 本章小結40-41
• 3. 列車通過簡單隧道時的流場分析41-70
• 3.1 數(shù)學物理模型41-42
• 3.2 幾何模型42-44
• 3.2.1 列車模型42
• 3.2.2 隧道模型42-43
• 3.2.3 計算區(qū)域模型43-44
• 3.3 網(wǎng)格劃分44-46
• 3.4 數(shù)值計算模型驗證46-47
• 3.5 隧道內流場變化47-62
• 3.5.1 壓力場和速度場47-54
• 3.5.2 隧道內壓力波54-58
• 3.5.3 列車表面壓力波58-62
• 3.6 車速對隧道壓力波影響62-68
• 3.6.1 隧道內壓力波63-65
• 3.6.2 列車表面壓力波65-68
• 3.7 小結68-70
• 4. 列車通過復雜隧道時的流場分析70-122
• 4.1 幾何模型70-72
• 4.1.1 開孔隔墻模型71
• 4.1.2 計算區(qū)域模型71-72
• 4.2 網(wǎng)格劃分72
• 4.3 測點布置72-73
• 4.4 隧道內有、無隔墻的壓力波73-77
• 4.4.1 隧道內壓力波73-75
• 4.4.2 列車表面壓力波75-77
• 4.5 隧道內隔墻有、無開孔的壓力波77-84
• 4.5.1 隧道內壓力波77-80
• 4.5.2 列車表面壓力波80-84
• 4.6 隧道內有無、開孔隔墻的壓力波84-87
• 4.6.1 隧道內壓力波84-85
• 4.6.2 列車表面壓力波85-87
• 4.7 流場變化87-92
• 4.7.1 壓力場和速度場87-89
• 4.7.2 隧道內壓力波89-92
• 4.8 車速對壓力波的影響92-97
• 4.8.1 隧道內壓力波92-93
• 4.8.2 列車表面壓力波93-97
• 4.9 開孔面積對壓力波的影響97-110
• 4.9.1 隧道內壓力波98-102
• 4.9.2 列車表面壓力波102-110
• 4.10 開孔間距對壓力波的影響110-120
• 4.10.1 隧道內壓力波110-114
• 4.10.2 列車表面壓力波114-120
• 4.11 小結120-122
• 結論與展望122-124
• 1.1 主要結論122-123
• 1.2 不足與展望123-124
• 致謝124-125
• 參考文獻125-128
• 攻讀學位期間的研究成果128

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