高速列车隧道空气动力学数值仿真系统的开发

介绍高速列车隧道空气动力学数值仿真系统的原理与应用。该系统对高速列车通过隧道时诱发的空气动力学效应进行模拟,计算结果有利于隧道的优化设计。     

高速列车通过隧道流场的三维数值模拟

应用三维粘性、非稳态不可压缩流的数学模型,对高速列车通过隧道时隧道内的压力变化、列车受到的气动阻力等问题进行分析研究,得到了隧道内的压力流场三维分布图,求出了速度、阻塞比等参数与压力、气动阻力之间的数值关系,为解决高速列车通过隧道引起的空气动力学问题提供参考。     

高速列车动载下岩溶盾构隧道动力响应分析

为了更好地分析岩溶盾构隧道在高速列车荷载作用下盾构管片及地层的动力响应,利用FLAC3D有限差分软件对其进行了数值模拟。研究表明:地层竖向位移分布呈不对称状态,左侧竖向位移较小,右侧竖向位移较大,位移等值线斜向上发展。管片下部与左侧围岩竖向位移衰减较快,上部及右侧围岩竖向位移衰减较慢。行车动载引起的管片环位移响应主要发生在竖向,总体趋势为右侧比左侧大,所以管片有整体顺时针旋转趋势,下部竖向位移大于上部竖向位移,管片环发生竖向椭变。     

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.     

短隧道照明系统研究

短隧道照明是目前公路隧道节能的突出问题之一。一般情况下,长度大于100 m的公路隧道设置了照明系统,但实际运营中会产生照明过亮或因为照明过亮而关灯2种不合理现象。根据短隧道照明运营情况,结合国外标准,提出短隧道的概念、分类、设施配置与计算方法,并给出短隧道的设计标准。     

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。     

高速铁路声屏障气动特性仿真分析

基于三维粘性非稳态可压缩Navier-Stokes方程和k-ε两方程紊流模型,采用有限体积法对高速列车通过时声屏障上气体压力和气动作用力进行计算。分析了两种高度、三种形式声屏障和四种列车运行速度条件下,单车通过与会车过程中的声屏障气动特性。结果表明:列车通过时,直立板型声屏障所受单位长度气动力最小,倒L型声屏障最大,内倾45°型居中;不同类型声屏障单位长度上气动力与列车运行速度均成2次方函数关系。会车过程中作用在声屏障上气动作用力大于单车通过时相应的气动作用力。     

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.     

列车荷载作用下立体交叉隧道的响应分析

以内昆铁路疏解线新梅花山隧道和六沾线乌蒙山隧道近距离立体交叉隧道为背景,研究列车运营期间,列车振动对隧道结构的影响。采用激振函数模拟列车竖向振动荷载,并通过对围岩-隧道体系进行模态分析,得到体系的振型和频率,以确定合理的阻尼系数和时间积分步长。最后运用Newmark隐式积分法,分别研究在各种列车荷载工况作用下,立体交叉隧道的动力响应,确定在列车振动荷载作用下衬砌结构的薄弱部位及相应的位移和应力。     

地铁隧道下穿人行地下通道施工稳定性分析

以重庆市轨道交通三号线华新街至观音桥区间隧道为背景,针对地铁隧道近接下穿人行地下通道时该隧道的开挖问题,采用数值模拟方法,分析人行通道入口处挡墙是否加固对该挡墙及隧道在开挖中的稳定性的影响。结果表明对该挡墙进行加固,可以减小施工过程中挡墙的位移和隧道断面最大主应力,从另一侧面反映开挖过程中挡墙及隧道的稳定性得到增强。分析结果可以为同类隧道近接下穿结构物的工程提供参考。     

狮子洋隧道洞口列车振动流固耦合分析

根据车辆-轨道耦合模型,采用弹性地基梁板模型,得到列车轨下激振力。按广深港高速铁路狮子洋盾构隧道洞口资料,建立精细的三维数值模型,通过FLAC3D软件对列车荷载引发的隧道动力响应进行了数值模拟,分析了列车振动作用下狮子洋隧道洞口水-土耦合规律。结果表明:在列车振动荷载作用下,孔隙水压力增长区域位于隧道周边的一定范围,主要分布在隧道底部地层, 在左右两隧道之间的隧道下方地层,超孔隙水压力值最大;地层受振位移响应等值线呈倒钟状分布,隧道上方影响范围大,且衰减缓慢,隧道下方影响范围小,且衰减迅速;管片左侧近域地层位移响应最大,列车振动对相邻隧道附近地层的影响不明显,其位移值远远小于左侧的地层位移。     

高速铁路隧道洞口地形对微压波的影响分析

高速列车进入隧道后将产生一系列的空气动力学效应,其中隧道出口的微压波效应对人类环境的危害性较大。影响微压波的因素主要有:列车进入隧道的速度、隧道的阻塞比、隧道长度、隧道内部条件和隧道出口地形等。采用数值模拟方法,深入研究了隧道出口地形对微压波的影响,得到了隧道出口地形对微压波的影响特性。     

某地铁区间隧道下穿悦来立交施工技术

某地铁区间为小间距隧道,下穿悦来立交,立交的桩基位于区间隧道的中间。通过理论分析、现场试验,采用减震爆破技术、隧道周边增设减震孔、两隧道中间岩柱打设对拉预应力锚杆、拱部施作超前小导管支护以及钢架、中空注浆锚杆、砂浆锚杆、钢筋网、喷射混凝土等常规支护措施,辅以地质素描、超前探孔、施工监测等手段动态指导施工。通过以上措施,该区间隧道安全顺利通过下穿立交施工,对周围环境、道路行车没有造成不良影响,是类似工程可行的施工方法。     

盾构近距离下穿地铁运营隧道施工技术

广州市珠江新城区旅客自动输送系统土建二标盾构左右线2次成功下穿运营中的地铁一号线隧道,垂直距离最近处2.342m。介绍盾构下穿处地铁一号线的地质条件、工程特点、难点以及盾构施工引起地面和建筑物沉降的机理,重点阐述在未对地铁一号线进行加固保护的情况下穿越施工中所采取的主要措施,包括盾构设备的全面检修,掘进施工中对推力、压力、出碴量的精确控制,及时的同步注浆和二次注浆,适时的监控量测等,这些措施有力的保证了地铁一号线的安全。     

同水平面地铁隧道与既有人防隧道相交段施工影响分析

哈尔滨市轨道交通1号线地铁隧道与既有人防隧道位置冲突,地铁隧道在同一水平面垂直穿越既有人防隧道时存在安全隐患。结合工程实际,对相交段隧道土体变形情况进行数值模拟。与单线地铁隧道开挖相比,相交段的地表及拱顶沉降均有所增大。由于相交段施工,其受影响的土体区域远大于隧道直径。通过既有人防隧道预加固处理,模拟结果与施工监测数据均显示地层变形得到了有效控制,保证了安全。     

长大铁路隧道列车相向及同向运行时空气阻力的计算方法研究

对长大铁路隧道列车相向及同向运行时空气阻力的计算方法进行了探讨,建立了相应空气阻力理论计算公式,并得出了列车在长大隧道中相向及同向运行时空气阻力的一般规律,可为铁路隧道设计提供参考。