新型高速列车隧道空气动力学模型实验系统

目前高速列车隧道空气动力学模型实验系统主要用于分析隧道内压力波的变化规律，难以对空气动力学效应进行完整的分析。针对这一局限性，从科特流(Couette)理论出发，提出了一种新型实验系统即旋转式高速列车-隧道模型实验系统，介绍了该系统的可行性、结构、实验原理及其特点。分析表明：该新型实验系统结构简单、功能完善、成本低、实验重复性好，适用于进行高速列车通过隧道时产生压力瞬变、微气压波、列车活塞风、行车阻力和气动噪声等一系列空气动力学实验，并能测量隧道内和列车隧道环形空间的气流速度场，对研究高速列车隧道空气动力学问题有重要意义。     

一种新型有压力梯度的平面层流边界层理论——机械能耗损积分法

提出了一种新的有压力梯度的层流平面边界层理论，可称为机械能耗损积分法，它是由两部分理论所组成的：第一部分包括不可压缩流体的应力微分方程以及从中导出的层流平面边界层流速与切应力分布的理论公式，式中包括一无因次型参数或相似准则P，P的数值表征不同层流平面边界层的流速与切应力分布第二部分包括动量与动能积分方程以及由它们导出的机械能耗散积分方程和层流平面边界层厚度的理论公式。本理论同所有积分法一样，采用了横向流速为零的假定，但扬弃了普兰特假定，因而其压力梯度的使用范围不受约束，对忽略横向流所导致的理论误差，利用机械能耗损系数进行了修正，因而可取得较高的精度．对零攻角层流平面边界层的试算表明：其型参数P=-1，其流速分布与半槽道流相似，存在一顺压梯度而非现有理论所假定的为零压梯度，所有计算结果与实验比较在未修正前其误差不超过5％，在修正之后不超过1％。本理论采用了微分法与积分法各自的优点，是分析严谨、结构简便、计算精确的适用于任意压力梯度的层流平面边界层理论，其计算方法还可推广应用于湍流平面边界层。     

流线型列车隧道单车压力波影响因素数值分析

依据一维可压缩非定常不等熵流动理论，将隧道内空气流动有产截面积看作气体流动时间和流动距离的二元函数，建立控制方程，利用广义黎曼特征线法，对列车进入隧道所形成的隧道压力波进行数值模拟计算，而且在不同速度下对列车不同鼻部长度和不同阻塞比的空气动力不效应进行分析，并将计算结果与文献数据进行比较，验证了计算方法的正确性。     

高速列车隧道会车压力波的数值模拟

采用一维可压缩不等熵非定常流体流动理论的和广义黎曼变量特征线法发展了高速列车在隧道内会车所引起的隧道内空气压力瞬变的数值方法，并根据该方法计算、列车隧道内三种不同位置的会车压力波瞬变规律，结果表明，该方法可作为我国高速铁路单复线隧道设计参数选择的研究，为今后进一步研究隧道内会车引起乘客舒适性等问题提供基础和依据。     

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．     

隧道结构对高速列车穿行过程气动特性的影响

以CRH2型高速列车穿行隧道过程的气动特性为研究对象,建立了列车模型及具有不同缓冲结构、不同阻塞比的隧道计算模型,并与相同工况下的模型实验进行对比,验证了仿真模型的可行性.以kε-湍流模型为基础,对高速列车以不同速度进入具有不同缓冲结构、不同阻塞比的隧道时的外流场进行了仿真模拟.分析了列车在进入隧道时压缩波的产生机理,得到了列车表面风口在车体进入隧道过程中的压力波动情况.仿真结果表明：隧道缓冲结构的缓冲性能按抛物线型、线性、不连续性的顺序依次减小;压力值随阻塞比增大而线性减小.由此提出了减小列车进入隧道时表面压力波动的方法.     

铁路隧道列车活塞风的简化计算方法

提出了一种适用于工程设计的活塞风简化计算方法.该方法从运动列车与隧道气流的功能转换出发,以列车作用段作为活塞风压源,利用流体力学的基本原理、基本方程和湍流半经验理论,提出了活塞风压力和速度的计算方法.以现场实车的隧道空气动力学试验资料为参照进行对比,活塞风速度的计算值与实测符合度较好,这表明以不可压缩定常流动为计算模型的活塞风简化计算方法可为活塞风的工程实际应用提供理论基础.     

川藏铁路特殊气象环境对动车组隧道气动阻力的影响

为研究川藏铁路温度与气压条件变化对动车组隧道气动阻力的影响，通过调研川藏铁路雅安至林芝段各站点气象数据，建立了川藏铁路特殊高原气象条件下动车组列车隧道气动阻力的计算模型，分析了川藏铁路沿线气压与温度变化对动车组隧道气动阻力的影响. 研究结果表明:动车组列车的隧道气动阻力与线路环境的气压、温度密切相关；环境气压越低，隧道气动阻力越小，环境温度越低，隧道气动阻力越大；与平原地区的气象环境相比，川藏铁路沿线气压变化对动车组列车隧道运行阻力的影响能达到30%左右，温度变化对动车组隧道运行阻力的影响在10%左右.      

城市道路平面交叉口视距控制与计算

中国现行的城市道路平面交叉口视距控制理论和计算方法不够完善,且与实际情况不符,需要进一步改进。首先分析了英美国家城市道路平面交叉口视距控制理论和计算方法,并与中国现行理论和方法进行比较。认为城市道路平面交叉口视距应结合交叉口交通管制情况进行控制和计算;交叉口的用地范围应根据交叉口的类型和交通管制方式,借鉴英美国家的设计理论和计算方法来确定;在规划阶段应明确各类交叉口的交通管制方式和管理措施,从而为合理确定交叉口的用地范围提供依据。     

隧道内高速列车会车压力波的数值模拟方法

首次根据一维、可压缩、不等熵非定常流体流动理论以及广义黎曼变量特征线法发展了高速列车在隧道内会车所引起的隧道内空气压力瞬变的数值方法。验证计算表明：本文所提出的隧道内会车压力波计算方法是合理可行的。可为今后进一步研究高速列车隧道内会车压力波提供基础。     

新龙门隧道射流通风与污染物浓度的数值分析

提出了按具有运动污染源一维非恒定流模型计算隧道内气流速度和污染物浓度分布的方法，并对新龙门隧道进行了数值模拟，阐述了内燃机产生的有害气体的危害及组成成分，并按牵引功率计算出排污量；分析了影响污染浓度分布的各种因素。对列车在洞内交会地点、射流风机工作时间及风机的送风方向进行了综合比较，提出了有利工况。     

高速列车突入隧道引起的压缩波的理论研究

应用气动声学理论对高速列车突入隧道引起的复杂压力场进行了研究．根据实际情况，对气动声学的Ffowcs Williams-Hawkings方程(FW—H方程)进行简化，以节省计算资源和计算时间．应用伽利略变换对简化后的方程进行变量变换，使得曲面函数仅与空间相关；再直接对方程进行傅立叶变换，将其从时域转换到频域．最后，采用格林函数法求解FW—H方程，得到了高速列车突入隧道产生的压缩波的波形曲线，该曲线与既有模型试验结果一致．     

平面型感应加热器设计计算的一种方法

通过对连续送进的棒料等效转换为板坯，提出了平面型棒料感应加热器的一种设计计算方法，并用此方法设计了螺栓镦锻自动生产线上坯料加热用感应加强器，理论计算与是结果基本吻俣。     

高等级公路大地平面直角坐标测设方法

为了简捷和准确地测设高等级公路，介绍了高等级公路大地平面直角坐标和理论公式推导，计算实例以及附合导线精度评定的计算方法。     

铁路隧道列车振动响应分析

根据北京－通辽线扎栏营子隧道列车振动现场测试的加速度数据和分析列车车辆体系的振动，得到了列车振动荷载的数定表达式，进而采用有限元法分析了隧道及周围介质的动力性态。分析结果表明计算结果和实测值符合良好。     

高速动车组通过隧道空气动力特性数值分析

应用Navier-Stokes方程对350 km/h高速动车组通过隧道的空气动力特性进行数值模拟,湍流模型采用标准κ-ε双方程模型.计算表明列车在隧道内运行时空气动力学响应发生了剧烈变化:表面最大正压出现在列车鼻端,为8 030 Pa,列车尾部过渡区产生最大负压-5 628 Pa;列车中车底部裙板最大负压为-5 763 Pa;列车阻力系数不断变化,最大值为1.048.列车过隧道时表面压力变化幅值远远超过明线运行,最大增加率达1 259%.计算结果不仅可以作为后续结构强度分析的基础,为车辆优化设计提供参考,同时也为轨道与隧道建筑设计提供了有价值的信息.     

高速铁路隧道压力波数值分析

本文根据一维、可压缩、不等熵非定常流体流动理论并利用特征线法发展了高速列车驶人隧道引起隧道内空气压力瞬变的数值模拟方法，并根据该方法初步探讨了喇叭口型隧道减缓压力波的效果。计算结果表明，该方法可作为我国高速铁路隧道设计参数选择的研究工具。隧道设置喇叭状洞口作为减缓压力波的措施是可行的。     

都市快轨列车圆形与矩形隧道运行气动特性数值分析

基于连续性方程Reynolds时均Navier-Stokes方程以及RNG k-ε湍动能模型方程对都市快轨列车隧道运行的空气动力流场进行数值计算.研究在以160 km/h隧道运行速度分别通过圆形和矩形隧道的工况下,从列车进入隧道直至整车完全驶出隧道的空气阻力以及车体表面压力变化情况,并对圆形及矩形隧道流场特性进行对比.计算结果表明:列车在矩形隧道和圆形隧道运行过程中的最大阻力分别达到15 458.5 N和13 829.3 N,最大表面压力分别达到4252.3 Pa和3 815.8 Pa.在两种隧道中运行的列车阻力变化规律及列车表面压力变化规律相同,矩形隧道运行时列车的最大阻力与圆形隧道相比增加了14.3％,表面最大压力增加了l3.8％.     

列车振动对隧道衬砌影响的分析

根据一隧道的现场列车振动测试结果，模拟了列车竖向振动荷载，用有限元法分析了在列车振动荷载作用下隧道初砌的响应，并评价了隧道初砌在列车荷载作用下的安全与稳定性。     

网状线路列车运行图实验平台基础理论的研究

在详细分析我国传统编图理论和网状线路编图理论主要区别的基础上，从铁路局网状线路列车运行图实验平台编制角度出发，提示了两层网络表示法构建基于铁路局路网的网状线路理论，宏观层用来描述网状线路的结构和线路衔接关系，计算客货列车的运行径路；微观层以轨道电路、道贫等单元计算列车的接、发车进程以及平行、敌对进路。实验仿真结果证明该理论可以广泛应用于铁路运输组织相关问题的研究。