横通道对隧道出口微压波影响的数值模拟研究

采用三维粘性、等熵、可压缩、非定常流的Navier-Stokes方程,用有限体积法进行区域离散,对高速列车通过设置有横通道的隧道时所引起的出口微压波进行模拟.研究表明,横通道能降低隧道内的空气压力,其位置和断面大小都对出口微压波有重要影响.     

设置横通道的隧道遮光棚数值分析及应用

山区高速公路隧道群近距离隧道洞口间设置遮光棚可以优化隧道的行驶环境,提高隧道间行车的安全,同时符合"四个交通"的发展要求。针对山西省天大高速公路大梁山特长隧道出口与黑石崖隧道进口之间增设遮光棚工程,运用Midas Civil~[1]有限元程序建立三维荷载结构模型,分析了隧道间设有横通道的遮光棚钢结构~[2-3]在不同荷载工况下的力学反应和变位规律,为日后类似遮光棚结构设计选型、后期管养提供了参考依据。     

横通道对隧道火灾烟气浓度影响的数值模拟

文章利用fluent对隧道发生火灾时,不考虑横通道和考虑横通道且横通道内不同风速时烟气浓度的分布规律进行了三维数值模拟,研究结果表明：（1）横通道的开启对于火灾的发展及变化有着较大的影响,在火灾初期,风机通风风速为临界风速,在疏散救援阶段,应减小通风风速,避免横通道的气流使火灾隧道的烟气蔓延速度过快而对火源下游的人员不利;（2）入口通风风速越大,横通道中风速的大小对隧道中线上烟气浓度的影响越小;（3）不考虑横通道和考虑横通道且横通道内风速不同时,烟气浓度的纵向分布规律都基本相同,但是隧道不同横断面上的烟气浓度横向分布随风速的不同呈现出较复杂的规律,如果人员仍然沿着隧道中线逃离,可能会受到一定的威胁.     

横通道对双洞互补式公路隧道通风效果的影响

以采用双洞互补式通风方式的某公路隧道为对象,运用ANSYS软件,对不同数量、不同位置的横通道设置条件下隧道内速度场进行三维数值模拟,对比分析了横通道对公路隧道双洞互补式通风效果的影响.研究结果表明,对于长度为1000m的隧道,3条横通道比2条横通道的通风效果好,横通道间距100m比间距50 m的通风效果好,研究结论为可为类似隧道的运营通风方案确定提供参考.     

隧道斜交横通道施工对主隧道衬砌结构的影响

以某隧道工程斜交横通道的施工为例,分析对主隧道衬砌结构产生的影响,得出主隧道衬砌结构具体的变化规律,并采取有效的措施提高隧道工程的施工质量,保证施工人员的安全。     

公路隧道横通道防火避难设计研究

阐述了公路隧道火灾的特点,提出了公路隧道横通道防火避难设计的原则,分析了隧道车行横洞与人行横洞设计中的一些不足之处;并提出了改善建议,有利于保障人员逃生时的安全,避免因为设计原因导致人员逃生时受到延误。     

高速列车进入隧道的气动作用数值模拟

为了寻求减小气动作用的方法,基于三维非稳态粘性流的雷诺平均Navier—Storkes方程及两方程紊流模型,采用包含移动网格技术的计算流体力学方法,对高速列车进入隧道的气动作用进行了动态数值模拟;计算了2种车型（ICE和新干线300系）、5种车速（200,250,300,350和400km／h）和5种隧道断面尺寸的列车-隧道流场,获得了隧道内压力和列车气动阻力的变化趋势,并分析了列车速度、阻塞比、车头形状和线路状况等因素的影响．研究表明,列车速度和阻塞比对气动作用的影响具有一定规律．     

基于疏散功能的公路隧道车行横通道宽度研究

采用车辆通道圆和几何作图法,得出了几种工况下满足所有车型疏散要求的隧道车行横通道最小路面宽度.研究结果可为公路隧道车行横通道的设计提供参考.     

隧道正洞与横通道交汇处施工技术探讨

横通道与正洞和平导交叉地段(三岔口地段的施工(尤其是横通道与正洞三岔口地段)是隧道施工中的一个薄弱环节。针对锡铁山隧道正洞与1#横通道交汇处施工过程中极其不良的地质条件,文章通过分析该段的地质情况,根据总体施工方案,分析其工况,主要通过介绍锡铁山隧道正洞与1#横通道交汇处施工中的开挖情况、支护情况、安全及质量措施,对横通道与正洞三岔口地段施工技术进行初步探讨。     

火灾场景下公路隧道横通道参数研究

横通道作为公路隧道的避难设施,其间距和宽度的确定非常重要。从人员安全疏散的角度出发,阐述了根据隧道火灾时人员安全疏散的判据确定横通道间距和宽度的方法。结合某隧道工程实例,通过模拟隧道内火灾烟气蔓延和人员疏散过程,对比分析不同工况下可用安全疏散时间(ASET)与需要的安全疏散时间(RSET),从而为横通道间距和宽度的确定提供定量依据。     

贯流风扇内部流场流动特征及流速分布的研究

通过激光幕及激光多普勒流速计（ＬＤＶ）等先进实验手段,对目前家用、车用小型空调中所使用的贯风流风部流场进行了可视化及流速分布研究,得出了贯流风流内部流动随着叶轮片倾角及热交换器有无等条件变化而变化的规律。     

侧向风作用下车-桥系统的气动特性——基于风洞试验的参数研究

为考虑侧向风作用下车辆运动对车-桥系统气动特性的影响,基于研制的移动车辆模型风洞试验系统,针对轨道交通车辆和公路交通车辆,分别采用三车模型和单车模型,测试了不同工况下车辆、桥梁的气动力系数,讨论了车速、风向角、车辆在桥上所处轨道位置以及车辆类型等因素对车辆和桥梁气动特性的影响.研究表明,随着车速的增大和合成风向角的减小,车辆阻力系数和升力系数存在增大的趋势,车速对单车模型气动力系数的影响更显著;车辆在桥上所处轨道位置不同对车辆、桥梁气动力系数的影响均较大,桥梁气动力系数对车速和合成风向角不敏感.     

降雨对基本构件气动特性影响的初步研究

大风经常与降雨相伴而发生，破坏力巨大的台风，往往也带着大量的降雨。降雨对结构的影响可以分为两个方面。首先，大雨滴在风的驱动下击打在结构物表面上，可视为造成荷载；小雨滴自重小，在风的吹动下弥漫在物体中，可视为空气密度的增大。另一方面，降雨使结构表面附着一层水膜，它可能改变结构或构件的空气动力特性。利用降雨研究成果，从降雨引起空气密度的改变、雨滴对结构的冲击作用、降雨引起的结构表面状态变化等方面对降雨的作用进行了分析，发现如果将雨滴的质量平均到空气中，引起空气密度的变化很小；同时，雨滴对结构水平方向和竖直方向的冲击力也很小，基本可以忽略不计；指出分析降雨对结构的影响，应重点分析降雨引起的结构表面状态的变化，以及由此而导致的结构气动特性的变化。     

气动翼对高速磁悬浮列车升力特性的影响

磁悬浮列车高速运行时受到较大气动升力作用,尤其是尾车向上的气动升力较大,易使悬浮性能恶化,甚至导致悬浮控制系统失效,影响列车的乘坐舒适性及运行安全性,因此亟待开展高速磁悬浮列车的尾车升力特性研究及改善工作. 对开展过风洞试验的高速磁悬浮列车进行数值模拟计算,得到的列车表面压力系数与风洞实验数据吻合较好,并加装气动翼改善高速磁悬浮尾车气动升力,研究了气动翼角度、数量对尾车气动性能的影响. 研究结果表明:仅安装一个气动翼时,其自身的气动升力随角度的增加而减小,但尾车气动升力则呈现先减小后增大的规律,气动翼角度为12.5° 时尾车升力最小,与原始磁悬浮列车相比气动升力系数减小3.9%,气动翼及尾车气动阻力略有增加;以气动翼与车体切线角度保持不变为基准在尾车安装多个12.5° 气动翼,不同位置气动翼的气动阻力基本相同,气动翼数量增加后尾车气动阻力随之增大;不同位置气动翼的气动升力存在差异,向鼻尖方向气动翼的气动升力递减,尾车气动升力随气动翼数量增加先减小后趋于稳定;各方案中安装2个气动翼的磁悬浮列车气动性能相对更优,与原始磁悬浮列车相比尾车气动升力减小4.6%,整车阻力仅增加1.4%.      

基于集群效应的独立式冷却模块气动特性研究

为了研究独立式冷却模块中多热交换器气动特性之间的集群效应,以典型双热交换器工程机械独立式冷却模块为例进行试验与数值仿真研究. 采用多孔介质模型模拟热交换器,利用多重参考坐标系方法模拟风扇性能,建立4种不同热交换器布置方案下的独立式冷却模块数值模型,对比分析气动特性,并进行冷却模块气动性能试验;通过改变热交换器间面积比与厚度比,完成独立式冷却模块气动特性主动控制方法的数值仿真研究. 研究结果表明:独立式冷却模块气动特性上具有独特的集群效应,即当热交换器呈对置方式布置时,不论两者的倾斜角度如何,气动阻力都相等;数值仿真发现相比于面积比控制,当采用厚度比控制的主动控制策略时,改变独立式冷却模块热交换器之间的厚度比,流量比变化更为平缓,且受风扇转速的影响更小,并据此得到两热交换器之间冷却风量、气动阻力与结构参数之间的试验关联式.      

侧向风作用下车-桥系统的气动特性——移动车辆模型风洞试验系统

为考虑侧向风作用下车辆运动对车-桥系统气动特性的影响,针对车-桥系统气动绕流的特点,研制了一套移动车辆模型风洞试验系统,在风洞中实现了侧向风作用下车辆运动过程中桥梁和车辆各自气动力的同步测试.该系统可以较方便地改变来流风速、车辆运动速度、测试对象以及车辆与桥梁的相对位置等.根据测试信号时程的特点,提出了相应的数据处理方法,分析了车辆运动过程中桥梁和车辆动态气动力的变化特征.试验结果表明,桥梁和车辆的气动力信号较稳定,试验结果比较可靠.     

3MW风力机叶片的气动特性

建立3MW风力发电机叶片的三维内、外流场模型,运用流体仿真软件Fluent仿真分析在随机风速下,叶片周围气动流场状态.对叶片进行优化设计,通过对比分析叶片截面和叶片表面的流体流态,发现在随机风速作用下优化后的叶片的失速程度有明显的降低,表明优化后的叶片气动性能显著提高.为分析叶片优化后风力机的功率特性,采用动力学分析软件Simpack建立风力发电机的整机模型,联合Turb Sim生成风文件对叶片加载,仿真分析得到风轮的功率,分析结果表明风力机功率达到设计要求.     

高速列车流线型受电弓气动特性仿真分析

为研究高速列车受电弓流线型结构对受电弓气动特性的影响,基于计算流体力学理论,构建某型号高速列车4车编组模型.采用k-ωSST湍流模型进行数值模拟,分析得到流线型结构对受电弓的气动特性及流场的影响.计算结果表明:流线型受电弓减小了滞止区面积和迎风面积,并减缓了受电弓尾部涡流,从而有效降低了受电弓受到的压差阻力,相较于现役...     

带水线的斜拉索气动特性数值分析

拉索的风雨激振是振幅最大、危害最严重的一种风致振动。采用FLUENT软件分别对设置不同大小和形状的水线的拉索进行数值风洞试验,计算各种工况拉索的三分力系数,并与同条件下的光面拉索进行对比研究。计算表明:水线对拉索的三分力系数的影响很大,设置水线后三分力系数均明显变小,水线的存在可能导致拉索的不稳定;而水线高度对三分力系数的影响不明显。