列车隧道空气动力学研究综述

综述列车通过隧道时的气动效应及其原理,介绍列车过隧道时压力波的形成和变化规律以及研究方法,分析车型、车速、隧道长度以及阻塞比等相关参数对隧道气动效应的影响,并从车体优化和隧道结构优化2个方面分析减小隧道空气动力效应的措施。最后,总结目前在列车隧道影响因素和缓解措施方面的研究成果,并从气动荷载对隧道结构、列车结构以及隧道内附属结构的安全性问题、隧道空气动力学问题和大风环境下的隧道空气动力学问题3个方面进行展望。     

隧道压力波的三维数值模拟

采用三维可压缩非定常流动模型，对高速列车经过隧道所引起的压力变化进行数值模拟。并将模拟结果与英国Patchway隧道实测数据进行比较，结果表明，三维数值模拟波形与实测波形吻合，为今后高速铁路采用三维数值模拟隧道气动效应的研究提供了依据。     

国外高速列车进出隧道空气动力学模型实验研究方法

隧道空气动力学是隧道设计中面临的一个主要问题.高速列车进出隧道、两高速列车在隧道内相会时,会引起噪声及车厢内压力的变化,不仅对乘客及环境造成损害,也对列车的稳定、走行阻力以及车体构造都有影响,还会危及隧道中作业人员的安全.因此,开展高速列车隧道空气动力学的研究,是隧道设计和既有隧道改造的重要依据.这类问题研究方法很多,主要有:模型实验、数值模拟、现场实测.模型实验研究是较为经济、可靠的方法.在收集大量国内外模型实验研究文献的基础上汇集、论述了浅水槽、各种发射式列车模型实验研究方法的实验原理、实验系统配置及检测方法.并对各种方法进行了比较,得出摩擦发射式列车模型实验是最理想的实验研究方法.     

短隧道列车等速会车压力变化的仿真分析

基于三维、非稳态、可压缩、粘性N-S方程和k-ε两方程紊流模型,采用有限体积法仿真计算了5种车速和3种隧道长度下,高速列车在短隧道等速会车时列车侧壁上的气体压力变化,分析了气体压力在隧道内的变化特点和传递规律。     

客运专线隧道压力波数值分析中经验系数确定方法介绍

随着铁路高速化的不断发展,高速列车通过隧道时诱发压力波引起的乘客舒适度问题越来越受到关注.采用一维可压缩非定常流动模型和特征线法能够准确地计算多种工况下隧道单车压力波和会车压力波.在计算中,列车壁面与隧道壁面摩擦特性、隧道内车头、车尾处三维流动特性、隧道端口处流动特性均用经验系数来表示.这些参数对于隧道压力波的准确计算是非常重要的.根据一维不可压缩流动理论,建立了确定上述相关流动特性经验系数的计算程序,通过与国外实验数据对比表明了程序的正确性,为今后现车试验、模型试验中这些经验系数的确定提供了有效的工具.     

双线隧道微气压波的三维数值模拟

针对高速列车进出双线大断面隧道(At=100 m2)时的空气动力学问题,对不同结构形式的隧道出口微气压波进行了三维数值模拟和理论推导。验证计算表明:所采用的双线隧道出口微气压波计算方法是合理可行的,为今后进一步研究高速列车隧道会车压力波和微气压波提供参考。     

高速铁道的空气力学现象与环境问题

隧道铁路的高速化，与速度相关的空气力学现象越来越明显，在空气阻力，车辆侧风的空气特性，隧道内瞬变压力，空气动力噪音，隧道微压波，列车通过时的瞬变压力等空气力学现象中，与环境问题有关的现象有空气动力噪音，隧道微压波，列车通过时的瞬变压力。为实现有益于环境的高速铁道，缓和和减弱这些空气力学现象是不可缺少的。     

高速列车振动对铁路隧道内力的影响

铁路隧道质量的好坏直接影响到铁路线路质量的好坏.铁路隧道出现的滑坡、渗水、开裂等许多问题都和高速列车的振动有关.高速列车的振动引起的附加动力对隧道内力的影响较大,隧道的内力与高速列车振动时产生的附加动力成正比.附加动力将会使隧道材料的力学性能发生改变、使铁路隧道的质量变差.该文从铁路隧道的实际受力情况出发,提出了在高速列车振动下铁路隧道内力的计算公式.     

关于广州地铁隧道空气动力学效应缓解措施的研究

地铁列车高速通过中间风井以及多次在地下线路与高架线路间转换,引起车厢内压力波动,降低了乘车的舒适性。文章总结了其他国家制定的地铁或高速铁路不同的人体舒适度压力控制标准和国内的地铁压力舒适度的相关研究,采用地铁环境模拟计算软件SES 41,对广州地铁14号线列车线路在隧道运行时不同列车时速、不同的隧道断面、不同渐扩段长度等情况下通过隧道洞口及中间风井时车头的压力波动及压力舒适度进行计算分析,提出对于高速地铁可在常规盾构隧道断面入洞口处和中间风井处设置一定长度及规模的渐扩段,同时结合行车组织的压力缓解措施的设计建议,这些措施在广州地铁14号线、21号线、南京机场线等工程设计中已进行应用,具体效果有待线路开通后进行实测验证。     

挂篮施工上跨城际铁路防护棚架设计

针对高速列车行驶的上空挂篮施工存在的安全隐患难题,采用了防护棚架的设计方案,成功地分离了列车与上跨施工的界面,形成了一个全封闭的施工空间.设计中重点考虑了高速列车通过瞬间产生的气动压力和气动吸力对棚架产生的影响,对各种工况条件下各结构受力状态进行了稳定性验算.