高速列车隧道的空气动力学效应及解决措施论文.
高速列车通过隧道时产生的空气动力学问题
。
边界层方法
03
对隧道和列车周围的流场进行精细建模,适用于研究列车与隧
道之间的相互作用。
实验研究方法
风洞实验
在风洞中模拟列车通过隧 道的情境,以观察和测量 列车和隧道周围的流场特 性。
实物模型实验
使用实际列车和隧道进行 实验,以测量和评估列车 通过隧道时的空气动力学 性能。
热线风速仪测量
用于测量列车和隧道之间 的局部风速和风压,以评 估空气动力学性能。
采用扁平车头设计,以减少空气阻力和压力波的 产生。
流线型车头设计
采用流线型车头设计,以降低空气阻力和涡流产 生。
优化车头形状
根据空气动力学原理,优化车头的形状,以降低 空气阻力和压力波的产生。
改善隧道内通风系统
加强隧道通风设施
加强隧道内的通风设施,如风机、通风口等,以加快空气流通和 减少压力波的产生。
02
隧道内空气流动的基本原理
流体动力学基础
01
02
03
流体的定义
流体是指可以流动的物质 ,包括液体和气体。
流体的性质
流体具有连续性、不可压 缩性和粘性。
流体的运动
流体的运动可以通过速度 、方向和加速度等参数来 描述。
隧道内空气流动的特点和规律
空气流动的驱动力
隧道内空气流动的驱动力主要包 括列车行驶时产生的压力波和空
目前,针对高速列车通过隧道时的空 气动力学问题,国内外学者提出了多 种数值模拟方法和实验模型,这些方 法为深入研究列车与隧道间的相互作 用提供了有力支持。
未来,随着计算流体力学、实验流体 力学等学科的发展,高速列车通过隧 道时的空气动力学问题研究将更加深 入,有望在列车设计、运行控制等方 面实现突破。同时,随着科技的发展 ,研究手段和方法也将不断创新和完 善,为解决实际问题提供更多选择和 支撑。
高速列车通过隧道时产生的空气动力学问题
高速列车通过隧道时产生的空气动力学问题汇报人:日期:•引言•高速列车通过隧道时的空气动力学现象目录•高速列车通过隧道时空气动力学问题的研究方法•高速列车通过隧道时空气动力学问题的解决方案•高速列车通过隧道时空气动力学问题的未来研究方向目录01引言高速列车通常以超过200公里/小时的速度运行,具有特殊的动力学特性和空气动力学性能。
高速列车的特性隧道通常由入口、出口和洞身组成,为列车提供通行空间。
隧道的基本结构高速列车与隧道概述空气动力学在高速列车与隧道中的应用空气动力学对高速列车的影响高速列车在隧道中运行时,由于空气流动受到限制,会产生一系列的空气动力学问题,如压力波、气动噪声等。
空气动力学对隧道的影响高速列车通过隧道时,由于车速较高,会对隧道内的空气流动产生扰动,从而影响隧道的通风和空气质量。
02高速列车通过隧道时的空气动力学现象车尾部分的空气则因为突然的扩张而形成低压区,导致车尾部分的气压低于周围环境气压。
这种压力波现象会导致列车受到额外的阻力,称为“压缩波阻力”。
列车进入隧道时,由于突然的截面变化,车头前方的空气受到挤压,形成高压区。
列车进入隧道时的压力波现象当列车通过隧道时,车体周围的空气流动受到列车形状和速度的影响,形成涡旋流动。
这种涡流现象会导致列车受到额外的阻力,称为“涡流阻力”。
涡流阻力的产生与车体的形状、速度以及隧道的截面形状有关。
列车通过隧道时的涡流现象01车尾部分的空气则因为突然的收缩而形成高压区,导致车尾部分的气压高于周围环境气压。
这种压力波现象会导致列车受到额外的阻力,称为“膨胀波阻力”。
膨胀波阻力的产生与车体的形状、速度以及隧道的截面形状有关。
当列车驶出隧道时,车头前方的空气受到挤压后突然扩张,形成低压区。
020304列车驶出隧道时的压力波现象03高速列车通过隧道时空气动力学问题的研究方法边界元方法(BEM)将问题域划分为边界元,通过求解边界元方程得到问题域内的压力分布和速度分布。
高速列车的空气动力学优化
高速列车的空气动力学优化在当代交通领域,高速列车已经成为了人们日常出行的重要方式。
不仅仅解决了人们的出行需求,而且还标志着现代交通科技的发展与进步。
高速列车经过多年的技术研发与升级,其速度与稳定性已经达到了十分高的水平。
然而在高速列车运行的过程中,随着速度的提高,空气动力学问题和磁悬浮性能的改善成为了其中的瓶颈。
因此,对于高速列车的空气动力学问题进行优化是当前的研究热点之一。
本文将探讨高速列车的空气动力学优化。
高速列车是一种高速、运行平稳、承载能力高的交通工具。
由于高速列车存在着较高的速度和对空气力的作用,空气动力学在高速列车的设计和运行中十分重要。
空气动力学是一门研究流体(如空气、水等)运动及其相互作用的学科,在现代工程学和科技学领域中有着广泛的应用。
空气动力学优化可以实现对高速列车的全面升级,提高其运行安全性和效率。
空气动力学优化主要分为以下几个方面。
第一个方面是降低高速列车的空气阻力。
空气阻力是高速列车面临的一个重要的空气动力学问题。
当高速列车行驶在高速场中时,由于空气的黏性等因素,会对列车产生阻力,从而影响列车的运行。
因此,降低高速列车的空气阻力是降低列车能耗和提高效率的一个重要方法。
其中一个解决方法是采用减阻设计。
在列车外形的设计中,减少阻力是优化列车空气动力学的关键。
一些研究者通过数值仿真和实验验证探究了不同设计参数对列车阻力的影响,通过对列车表面形态的改进减小阻力,进而提高列车的速度和效率。
第二个方面是提高高速列车的平稳性。
当高速列车行驶在高速场中时,气动力的变化会影响列车的稳定性。
由于高速列车的运行速度比较快,当车体发生少量的扭转或者俯仰时,都会对列车的运行产生影响。
因此,提高高速列车的平稳性是优化空气动力学的重要方面。
在列车设计时需要结合控制系统等方面来进行综合考虑,进而达到平稳运动的目的。
第三个方面是改善高速列车的降噪性能。
当列车的速度提高时,列车和空气之间相互作用的力增大,从而产生了噪声污染。
高速列车隧道的空气动力学效应及解决措施
高速列车隧道的空气动力学效应及解决措施高速列车通过隧道时会产生一系列的空气动力学效应,包括气压波、空气抽吸、阻力增加、噪音扩大等问题。
为了解决这些问题,需要采取一些技术措施。
首先,气压波是高速列车通过隧道时产生的一种空气波动。
隧道的出入口会引起气压的突变,进而形成气压波。
为了减轻气压波的影响,可以采用以下方法:1.设计合理的隧道出入口结构,减小气压突变的幅度。
通过合适的设计和工程施工,可以减小气压波对列车和旅客的影响。
2.在出入口处设置缓冲区,使空气压力逐渐恢复平衡。
通过设置缓冲区,使气压波逐渐减小,减轻对列车和旅客的冲击。
其次,高速列车通过隧道时会产生空气抽吸效应。
当列车快速进入或离开隧道时,会形成气流,产生空气抽吸。
为了解决空气抽吸的问题,可以考虑以下措施:1.在隧道出入口设置风帘,减少空气流动。
通过设置风帘,可以减少隧道出入口的气流,减轻空气抽吸现象,并减少对列车运行的干扰。
2.通过改善列车的车身结构,减小空气抽吸效应。
合理设计列车的车身形状,采用减阻设计,可以降低空气抽吸的强度,减少对列车运行的影响。
此外,高速列车通过隧道时还会面临阻力增加和噪音扩大的问题。
1.优化隧道的设计和施工工艺,减小阻力。
通过合理设计隧道的几何形状和采用光滑的内壁材料,可以减小列车运行时的阻力,提高列车的运行效率。
2.在隧道内部设置噪音吸收层,减少噪音的传播。
通过在隧道内部设置吸音材料,可以有效减少列车行驶产生的噪音,提高隧道的环境舒适性。
综上所述,高速列车通过隧道时会产生一系列的空气动力学效应,包括气压波、空气抽吸、阻力增加、噪音扩大等问题。
为了解决这些问题,需要采取合理的技术措施,包括隧道出入口结构设计、风帘设置、车身结构优化、隧道设计和施工工艺优化、噪音吸收层的设置等。
通过这些措施的应用,可以减轻空气动力学效应的影响,提高高速列车通过隧道的安全性和舒适性。
高速列车空气动力学特性分析与设计优化
高速列车空气动力学特性分析与设计优化概述随着科技的进步和社会的发展,高速列车在现代交通中扮演着重要的角色。
高速列车的空气动力学特性对于安全性、舒适度和能源效率有着重要的影响。
本文将对高速列车的空气动力学特性进行分析,并提出设计优化的建议。
一、空气动力学特性的重要性高速列车的空气动力学特性对列车的行驶稳定性和客舱内的空气流动有着直接影响。
在高速行驶过程中,列车所受到的气动力会产生阻力和波浪等现象,影响列车的行驶速度和能耗。
同时,不良的空气流动可能导致列车内部的压力变化和噪音增加,影响乘客的舒适感受。
二、高速列车空气动力学特性分析1. 阻力与减阻措施:高速列车在运动过程中会受到空气阻力的影响,影响列车的速度和能耗。
因此,减小阻力是提高列车运行效率的关键。
通过优化列车的外形设计、减少湍流和气动振荡等手段,可以有效降低阻力。
2. 波浪产生与控制:高速列车在行驶过程中会产生气动波浪。
这些波浪会引起气流的紊乱和噪音的增加,影响列车的稳定性和乘客的舒适感受。
通过优化车体的外形和加装抑制波浪的装置,可以有效控制波浪的产生和传播。
3. 空气流动与乘客舒适度:在列车内部,良好的空气流动对于乘客的舒适度至关重要。
通过合理布置通风口、控制空气流速和减少气流的干扰,可以提高列车内部的空气质量和减少噪音。
三、高速列车空气动力学设计优化1. 外形设计优化:通过减小列车外形的气动阻力,可以提高列车的运行速度和降低能耗。
优化设计包括减小左右怀抱、尖头设计、底部流线型设计等。
2. 抑制波浪装置:在列车的外部加装抑制波浪的装置,可以减少波浪的产生和传播,提高列车的行驶稳定性和乘客的舒适度。
3. 内部通风系统设计:合理布置通风口和出风口,控制空气流速和方向,可以提高列车内部的空气质量,并减少噪音。
4. 综合优化:对以上方面进行综合优化,以实现最佳的空气动力学特性。
可以结合三维模拟和风洞试验等方法,确保设计优化的准确性。
结论高速列车的空气动力学特性对列车的性能和乘客的舒适度有着重要的影响。
高速列车的空气动力学性能研究及优化
高速列车的空气动力学性能研究及优化随着科技的发展,高速列车已经成为现代交通的主要代表之一。
高速列车在运行的过程中,需要经历各种复杂的力学问题,其中空气动力学性能的优化就是其中之一。
本文将围绕这个主题进行探讨和研究。
一、高速列车的运行原理在对高速列车的空气动力学性能进行研究之前,我们需要了解高速列车的运行原理和主要参数。
高速列车是一种高速运输工具,它主要通过轮轨的方式进行移动。
轨道是高速列车的基础设施,其具有一定的弹性和平滑性,可以承受高速列车的运行。
高速列车的运行速度一般在300-500km/h之间,需要具备非常优秀的动力系统和制动系统。
主要参数包括:列车车长、车高、车宽、外形、空气动力学和制动性能、安全装置、载客量、速度等。
二、高速列车的空气动力学性能空气动力学性能是指高速列车在运行的过程中所受到的空气力。
空气力是指由空气对高速列车表面所产生的压强、阻力、升力和侧向力等。
这些力量将对高速列车的性能和运行产生非常重要的影响。
其中,阻力是高速列车所受到的最重要的空气力,它决定了列车的最大速度。
阻力来源主要有三种:摩擦阻力、空气阻力和惯性阻力。
其中,空气阻力是最主要的,因为其与速度的平方成正比。
三、高速列车空气动力学性能的优化方法为了提高高速列车的空气动力学性能,需要采取一系列的优化方法。
这些方法包括:1、优化列车外形列车的外形是影响列车空气动力学性能的一个非常重要的因素。
因此,优化列车的外形可以有效地降低列车的风阻,提高列车的空气动力学性能。
一般来说,合理规划车身流线型外形、减小车身折角、减小车底距离地面高度、减小车宽和车顶高度,都是有效的优化手段。
2、采用降阻方案为了降低列车受到的空气阻力,可以采用多种不同的降阻方案。
目前主流的方法包括:外形改进、吸气装置、混合动力、铰接式车体、活动式车体、气动型车体等。
3、提高列车的抗风稳定性为了提高列车在高速列车的运行中的抗风稳定性,可以在车身上增加一些非常细微的附加装置。
高速列车空气动力学分析与优化
高速列车空气动力学分析与优化一、引言随着高速列车的广泛应用,对列车的空气动力学性能要求越来越高。
高速列车在行驶过程中,会受到气动力的影响,其中涉及到气动阻力、气动稳定性等问题。
本文将就高速列车空气动力学分析与优化这一话题进行探讨。
二、高速列车的气动阻力高速列车行驶时,由于空气的阻力,能量会逐渐消耗,导致能量浪费和能量损失。
因此,对气动阻力有一个清晰的认识是非常重要的。
高速列车的气动阻力与多方面因素有关,如车体形状、速度、运行环境、车体表面光洁度等。
车体形状对气动阻力的影响最为显著,车头形状对气动阻力的影响更为关键。
在车头设计上,需要考虑空气的流动情况,给予设计足够的关注。
高速列车的车体表面光洁度也会影响气动阻力。
表面光洁度越高,摩擦阻力越小,气动阻力也就越小。
三、高速列车的气动稳定性高速列车在运行过程中,需要具备一定的气动稳定性,保证车辆行驶的平稳和安全。
运行速度越快,对气动稳定性的要求越高。
气动力的流动状态是复杂的,特别是在车头和车尾部分,空气受到挤压,产生了紊流,影响了气流状态,降低了空气稳定性。
在进行气动稳定性设计时,需要对车头和车尾部分进行细致的分析,采取相应的措施加以改善。
例如,采用车体斜切设计,可以减少车头的气动阻力和气动不稳定性,提高车辆的安全性和行驶平稳度。
四、高速列车空气动力学优化设计高速列车的空气动力学优化设计是提高车体空气动力性能的重要手段。
优化设计可以从多个方面入手,如车头线型、车身截面形状等。
车头线型是影响高速列车气动阻力和气动稳定性的关键因素,在进行车头线型设计时需要充分考虑空气流动的状态。
采用气动力学优化方法,在考虑多个参数的条件下进行线型的优化设计,可以显著降低高速列车的气动阻力,提高车辆的运行效率。
车身截面形状也对高速列车的气动阻力和气动稳定性有很大的影响。
采用合适的车体截面形状可以控制空气的流动状态,降低气动阻力,改善气动稳定性。
例如,在车身的尾部采用逐渐缩小的截面形状,可以减小车尾的气动阻力和气流的混乱程度。
《2024年高速列车的关键力学问题》范文
《高速列车的关键力学问题》篇一一、引言随着科技的不断进步和社会的飞速发展,高速列车已成为现代交通的重要方式之一。
而伴随着高速列车速度的不断提升,其所面临的力学问题也愈发凸显。
本文旨在探讨高速列车运行中出现的关键力学问题,为后续的研究和应用提供参考。
二、高速列车面临的主要力学问题1. 空气动力学问题高速列车在高速行驶过程中,会受到空气的强烈阻力。
空气动力学是研究物体在流体中运动时所受力的科学。
对于高速列车来说,如何通过优化列车外形设计,减少空气阻力,提高运行效率,是亟待解决的问题。
2. 动力学稳定性问题高速列车的动力学稳定性直接关系到列车的安全性和乘坐的舒适性。
在高速行驶过程中,列车需要承受各种复杂的外力作用,如轨道不平顺、风力等。
如何确保列车在这些外力作用下仍能保持稳定运行,是动力学稳定性的关键问题。
3. 轨道动力学问题轨道是高速列车运行的基础,轨道动力学问题直接关系到列车的运行安全和寿命。
高速列车的运行对轨道的平顺性、稳定性及耐久性都有极高的要求。
如何通过优化轨道设计、维护和修复技术,提高轨道的使用寿命和运行安全性,是轨道动力学问题的重点。
三、解决关键力学问题的方法和策略1. 空气动力学问题的解决策略(1)优化列车外形设计:通过改进列车头部和车身的设计,减少空气阻力。
(2)采用流线型车体:流线型车体能够更好地适应空气流动,减少空气阻力。
(3)应用先进的风洞测试技术:通过风洞测试,对列车外形进行优化,提高运行效率。
2. 动力学稳定性问题的解决策略(1)提高列车的悬挂系统性能:通过改进悬挂系统,提高列车的减震和稳定性。
(2)采用先进的控制系统:通过控制系统对列车的运行状态进行实时监测和控制,确保列车的稳定运行。
(3)加强轨道维护:定期对轨道进行维护和修复,确保轨道的平顺性和稳定性。
3. 轨道动力学问题的解决策略(1)优化轨道设计:通过优化轨道的曲线半径、坡度等设计参数,提高轨道的平顺性和稳定性。
(2)应用先进的维护技术:采用激光矫正技术、高速铣削技术等先进的维护技术,对轨道进行维护和修复。
高速列车空气动力学性能分析与优化
高速列车空气动力学性能分析与优化随着交通技术的发展和人们生活水平的提高,高速列车正成为现代交通运输的重要组成部分。
高速列车的空气动力学性能是其安全、稳定和高效运行的关键因素之一。
本文将对高速列车的空气动力学性能进行分析与优化。
首先,我们来了解高速列车的空气动力学性能。
空气动力学是研究流体(例如空气)对物体的作用力和物体对流动流体的影响的学科。
在高速列车运行过程中,空气对列车车体的作用力会产生阻力、升力和横向力等。
这些力会对列车的运行速度、稳定性和能耗产生影响。
其次,我们需要对高速列车的空气动力学性能进行分析。
分析高速列车的空气动力学性能可以帮助我们了解列车受到的作用力和力的分布情况,从而确定改进和优化的方向。
通过数值模拟和实验测试等方法,我们可以获得列车在运行中的阻力系数、升力系数、横向力系数以及其他相关参数。
这些参数将为后续的优化提供基础数据。
接下来,我们将对高速列车的空气动力学性能进行优化。
优化的目标是减小列车运行中所受到的阻力,提高列车的运行速度和能效。
一种常见的优化方法是改变列车的外形设计。
通过改变列车的前部、后部和侧面的形状,可以减小空气流动的阻力。
此外,优化列车车体的表面粗糙度和涂层材料,也可以减小阻力。
另外,通过设立空气导流装置,使空气流线在列车周围形成良好的流动状态,更好地降低阻力。
此外,对列车的空气动力学性能进行优化还可以考虑改进车体结构。
例如,增加车体的稳定性和刚度,可以降低列车在高速运行过程中的振动和摇晃,进而减小阻力。
另外,优化列车的底部造型,减小空气流通的阻力也是一个有效的方法。
最后,我们需要对优化方案进行评估和验证。
通过数值模拟和实验测试等方法,我们可以得到改进后的空气动力学性能参数,与优化前的参数进行比较。
评估优化方案的有效性和可行性,以确定优化方案的成功与否。
综上所述,高速列车空气动力学性能的分析与优化是提高列车运行效率和能效的重要手段。
通过对列车空气动力学性能的分析,我们可以了解列车在运行中受到的作用力和力的分布情况。
高速列车空气动力学特性及优化设计
高速列车空气动力学特性及优化设计引言随着科技的进步和交通需求的增加,高速列车逐渐成为人们出行的首选。
然而,高速列车在高速行驶时会产生空气动力学问题,这对列车的性能和安全性都有着重要的影响。
本文将探讨高速列车的空气动力学特性,并提出优化设计的一些思路。
1. 高速列车的空气动力学特性1.1 高速列车的气动力和阻力高速列车在运行过程中会受到气动力和阻力的影响。
气动力是指车体在运行时受到的空气作用力,它与列车的速度、空气密度、车体形状等有关。
阻力是指列车在运行中所受到的阻碍前进的力,主要包括气动阻力、轨道阻力和附着阻力。
了解气动力和阻力的特性对于优化列车设计至关重要。
1.2 列车与隧道的相互作用高速列车在行经隧道时,由于速度和空间的限制,会产生一系列与隧道结构相互作用的问题。
首先,列车在隧道中运行时,会引起压力波,称为隧道冲击波。
隧道冲击波对列车和隧道的安全性都有一定的影响,需要合理设计隧道以降低冲击波的影响。
其次,列车在进入和离开隧道时也会产生气流扰动,对列车的行驶稳定性产生影响。
因此,设计人员需要考虑隧道结构和列车的空气动力学相互作用来确保列车和隧道的安全性。
2. 高速列车空气动力学的优化设计思路2.1 减小气动阻力为了提高列车的运行速度和降低能耗,减小气动阻力是非常重要的。
一种常用的优化设计思路是改善列车外形,减小空气流动的阻碍。
例如,通过设计流线型的车头、减小车身的空气侧面积以及优化车厢连接处的设计等方式,可以降低列车的气动阻力。
2.2 提高列车的稳定性在高速行驶中,列车的稳定性对于乘客的舒适度和安全性至关重要。
因此,在设计高速列车时,需要考虑空气动力学对列车稳定性的影响。
一种常见的优化设计方法是增加列车的承载力和降低重心,以增加列车的稳定性。
2.3 利用风洞试验和数值模拟为了更好地了解高速列车的空气动力学特性和优化设计,风洞试验和数值模拟是不可或缺的工具。
风洞试验可以模拟列车在运行过程中所受到的气流和压力分布,为优化设计提供实验数据。
高速列车空气动力学特性与减阻措施研究
高速列车空气动力学特性与减阻措施研究简介:随着科技的不断发展,高速列车成为现代交通的重要组成部分。
然而,高速列车在高速运行过程中面临着空气动力学的挑战,如气动阻力和噪音问题。
本文将探讨高速列车的空气动力学特性,并研究有效的减阻措施。
一、高速列车空气动力学特性1. 气动阻力:高速列车在运行过程中会产生气动阻力,阻碍着列车行驶的速度和效率。
气动阻力主要由空气摩擦阻力、气动压力阻力和气动干扰阻力等组成。
了解和研究这些阻力对高速列车设计和运营至关重要。
2. 噪音问题:高速列车在高速运行过程中会产生较大的噪音。
噪音不仅会对列车乘客造成不适,也对周围环境和居民生活产生负面影响。
因此,减少高速列车产生的噪音是一个重要的课题。
研究噪音产生的机理,提出相应的减噪措施对于高速列车的可持续发展具有重要意义。
二、高速列车减阻措施1. 外形设计优化:通过减小高速列车的截面积和降低车体前部的阻力,可以显著减少空气阻力。
采用流线型外形并减少突出物的设计,可以降低气动阻力和噪音产生。
2. 涂层技术:在高速列车表面应用特殊涂层,如涂覆抗污涂层和低阻涂层,可以减少表面粗糙度,进一步降低气动阻力。
3. 减少气动干扰:研究和改进高速列车与周围环境之间的气动干扰,采用减少气动干扰的措施,如在车体四周安装风洞和风挡可以减少侧向的气动干扰。
4. 高铁线路设计:设计高铁线路时应考虑地形和地貌的影响。
通过山区避难段和隧道的设置,可以降低列车因地形起伏而带来的空气阻力。
5. 动力系统优化:优化高速列车的动力系统,包括提高牵引力、降低运行阻力等,可以进一步减少空气阻力,提高列车的运行效率。
三、减阻措施的效果评估为了确定减阻措施的效果,可以采用模拟实验和风洞试验等方法。
模拟实验可以在计算机上对不同减阻措施进行仿真分析,评估其对空气动力学特性的影响。
风洞试验可以在实际物理环境中测量和评估减阻措施的效果。
此外,实际运行中的数据分析也是评估减阻措施效果的重要手段。
高速列车隧道的空气动力学效应及解决措施
高速列车隧道的空气动力学效应及解决措施【提要】:随着轨道交通的高速化,列车高速运行对人员和环境的影响越来越明显。
本文主要针对高速列车通过隧道所产生的各类空气动力学问题,对国内外高速隧道的舒适度指标、阻塞比进行对比,分析各类空气动力学指标的取值情况,并详细论述了降低空气动力学效应影响的各类措施。
【关键词】:高速列车隧道空气动力学Abstract:Inthewakeofhighspeedtendencyofrailtransit,h ighspeedtrainhasexertedmoreapparentimpactsonpersonne landenvironment.Thispaperchieflyanalysesvariouscateg oriesofaerodynamiccriteriasettingsupagainstcomfortne sscriteriaandblockrate,prevailingindomesticandforeig nhighspeedrailwaytunnels,intermsofvariousaerodynamic problemscausedbyhighspeedtrainpassthroughinthetunnel ,aswellasgivesadetaileddiscussiononvariouscountermea suresputagainstinfluencescausedbyreducedaerodynamice ffect.Keywords:highspeedtrain,tunnel,aerodynamics.1 高速列车隧道空气动力学效应高速列车进入隧道后将隧道内原有的部分空气排开,由于空气粘性和隧道内壁、列车外表面摩阻力的存在,被排开的空气不能象明线空气那样及时、顺畅地沿列车周侧形成绕流,列车前方的空气受到压缩,而列车尾部进入隧道后会形成一定的负压,因此产生了压力波动过程。
高速列车空气动力学分析及其优化研究
高速列车空气动力学分析及其优化研究随着我国高铁网络的不断完善,高速列车在人们的出行中扮演着越来越重要的角色。
然而,在高速列车的运行中,空气阻力问题是一个不容忽视的因素。
因此,对高速列车的空气动力学性能进行分析和优化研究,是提高高速列车运行效率的重要途径。
一、高速列车空气动力学性能分析高速列车在运行过程中,由于行驶速度较快,所以空气阻力是基本的能量损耗。
因此,需要对高速列车的空气动力学性能进行分析研究。
1. 高速列车的气动特性高速列车在运行过程中,其气动特性主要表现为风阻和循迹两个方面。
具体来说,高速列车发生的阻力主要包括底阻、压阻、涡阻和阻力波。
底阻:沿轨道的斜率和曲率的变化导致了底阻,这种阻力主要是由于车底部的空气流动而产生的。
压阻:高速列车在运行过程中因为扰动而形成的气流会导致气压分布不均,底部气压较高,顶部气压较低,由此产生了压阻。
涡阻:高速列车在运行过程中产生的扰动和阻力波的交互作用会产生涡阻,从而导致部分能量的损失。
阻力波:由于高速列车在运行过程中制造的压力变化,它们后面会产生一系列的空气涡流,这些涡流之间会相互干扰,形成一系列不规则的气流,这种现象被称为阻力波。
2. 分析空气动力学性能的手段目前,对于高速列车的空气动力学性能分析主要有两个方面的手段,一是数字模拟和计算流体动力学(CFD)模拟,二是实验模拟。
数字模拟和CFD模拟是目前评估高速列车气动性能的最主要的方法。
通过这种方法,可以获取关于阻力、流量、压力、车速等一系列参数的数据,进而用于优化高速列车气动性能的设计。
实验模拟包括风洞试验和实际测试。
在这种方法中,研究人员会利用缩比模型进行试验,并利用这些数据来获取有关车体气动力学的数据。
这种方法在设计和评估高速列车时也很有用。
二、高速列车的空气动力学性能优化为了进一步提高高速列车的运行效率,需要针对其空气动力学性能问题进行优化。
具体来说,可以从以下几个方面入手:1. 形状设计优化高速列车的形状设计是影响其气动特性的主要因素。
流体力学结课论文:空气动力学在高速铁路建设中的应用研究[大全5篇]
流体力学结课论文:空气动力学在高速铁路建设中的应用研究[大全5篇]第一篇:流体力学结课论文:空气动力学在高速铁路建设中的应用研究流体力学结课论文空气动力学在高速铁路建设中的应用研究摘要:我国高速铁路建设正处于上升期,高铁建设中遇到的问题也越来越多,相关理论研究对于高铁建设的顺利开展意义重大。
本文通过对空气动力学的学习研究,初步认识和了解了空气动力学在高速铁路隧道建设中的应用,对流体力学对于土木工程的重要性有了更进一步的认识。
关键词:土木工程高速铁路隧道空气动力学流体力学1前言哈大高速铁路是国家“十一五”规划的重点工程,被纳入国家《中长期铁路网规划》。
哈大高铁指在中国黑龙江省哈尔滨市与辽宁省大连市之间建设的高速客运专用铁路,于2007年8月23日正式开工建设,2012年12月1日正式开通运营。
哈大客运专线(高铁)是我国中长期铁路规划中“四纵四横”高速铁路网的“一纵”,是京哈高铁的重要组成部分,通车后将成为世界上第一条投入运营的穿越高寒地区的高速铁路。
流体力学在土木工程中应用广泛,而在高速铁路的建设过程中,流体力学的重要分支空气动力学则起到了极为重要的作用。
我国高速铁路建设正处于上升期,高铁建设中遇到的问题也越来越多,相关理论研究对于高铁建设的顺利开展意义重大。
2空气动力学简介空气动力学是流体力学的一个分支,它主要研究物体在同气体作相对运动情况下的受力特性、气体流动规律和伴随发生的物理化学变化。
它是在流体力学的基础上,随着航空工业和喷气推进技术的发展而成长起来的一个学科。
最早对空气动力学的研究,可以追溯到人类对鸟或弹丸在飞行时的受力和力的作用方式的种种猜测。
17世纪后期,荷兰物理学家惠更斯首先估算出物体在空气中运动的阻力;1726年,牛顿应用力学原理和演绎方法得出:在空气中运动的物体所受的力,正比于物体运动速度的平方和物体的特征面积以及空气的密度。
这一工作可以看作是空气动力学经典理论的开始。
1755年,数学家欧拉得出了描述无粘性流体运动的微分方程,即欧拉方程。
高速列车车辆空气动力学研究及优化
高速列车车辆空气动力学研究及优化高速列车作为现代交通运输的代表,发挥着越来越重要的作用。
其速度、舒适性、安全性等方面都得到了极大的提升,在提高人民生活质量,推动经济发展等方面做出了贡献。
其中,空气动力学研究及优化是高速列车技术中的一个重要环节,本文将对此进行探讨。
1. 高速列车车辆空气动力学概述空气动力学是研究物体在空气中运动时,空气对物体的作用及其它有关问题的科学。
在高速列车设计中,空气动力学是不可忽略的因素。
高速列车在运行时,车顶的气流会对车体产生升力,增加空气阻力,使高速列车的速度和能耗受到很大影响。
因此,对于高速列车车体空气动力学特性的研究和优化,可以使得高速列车稳定性更高,减少能耗,增强安全性等。
2. 高速列车车体空气动力学参数及影响因素在研究高速列车车体空气动力学特性时,常需要探讨包括升力系数、阻力系数、压差系数、车体表面流向等方面的参数及其影响因素。
升力系数表示车体上方气流对车体的升力系数;阻力系数表示空气阻力对车体单位面积上的力;压差系数则表示车体表面气压分压系数。
这些参数可通过计算流体力学(CFD)软件进行模拟研究。
在实际研究中,影响这些参数的因素较多,如车体设计、气流流向、速度、密度等,需要运用相关理论及数据进行分析。
3. 高速列车车体空气动力学研究及优化方法为了研究高速列车车体空气动力学特性,提出优化方案,研究者常用模拟仿真、试验方法及理论分析等多种研究方法。
其中,CFD模拟研究是最常用的方法之一。
模拟软件可以对高速列车车体进行模型重建和气动特性分析,研究车体表面流线等参数。
试验研究则是通过大规模试验,对高速列车车体在不同条件下进行测试,获得实验数据,验证CFD等理论分析工具的准确度,更加精准地确定优化方案。
此外,理论分析则是基于流体力学原理,建立数学模型,计算高速列车在特定运行状况下的气动力学参数。
研究者还可以结合多种研究方法,进行多层次、多角度的研究与分析,以更全面地探讨高速列车车体空气动力学特性及其优化。
高速列车空气动力学特性分析和减阻措施设计
高速列车空气动力学特性分析和减阻措施设计随着科技的不断进步,高速列车成为现代城市交通的重要组成部分。
在高速列车的设计过程中,空气动力学特性分析和减阻措施设计变得尤为重要。
本文将重点讨论高速列车的空气动力学特性分析方法以及针对这些特性进行的减阻措施设计。
空气动力学特性分析是指通过对高速列车在运行过程中与周围空气的相互作用进行研究,以了解列车在不同速度下的阻力大小和流场分布等特性。
分析这些特性的目的是为了优化列车的设计,减少阻力,提高列车的运行效率和舒适性。
为了进行空气动力学特性分析,我们可以利用数值模拟方法来模拟列车与空气的相互作用过程。
首先,我们需要建立一个准确的列车几何模型,包括列车的外形、尺寸和细节。
然后,通过计算流体力学(CFD)方法对列车周围的流场进行计算,得到列车表面及周围的压力和速度分布情况。
根据空气动力学特性分析的结果,我们可以得出列车在不同速度下的阻力大小和分布情况。
这些结果可以为减阻措施设计提供依据。
减阻措施旨在减少列车与空气的相互作用产生的阻力,从而降低能量消耗和提高列车的运行效率。
以下是一些常见的减阻措施设计:1. 外形优化:通过改变列车的外形设计,降低空气流经列车时的阻力。
这包括减小车头和车尾的气动阻力,使列车的外形更加流线型。
2. 增加尾迹:在列车的车尾处增加适当的尾迹装置,如扰流板等,可以减小列车后部产生的涡流,从而降低阻力。
3. 减少表面摩擦阻力:采用减阻涂料或采用特殊纹理处理来减少列车外表面与空气的摩擦阻力。
4. 加装可收放装置:例如,可在列车行驶时展开,停车时收起的设计,这样可以减小列车的侧向面积,降低阻力。
5. 引入牵引力:通过利用列车自身的牵引力,减小列车前端进气口的面积,降低阻力。
除了上述设计措施,还可以通过车厢间的空气流通设计来进一步降低阻力。
例如,通过合理设置通风口和出口,使车厢内外的空气流动更加顺畅,减少阻力。
总的来说,高速列车的空气动力学特性分析和减阻措施设计对于提高列车的运输效率和经济性至关重要。
高速列车空气动力学效应
1高速列车隧道空气动力学效应高速列车进入隧道后将隧道内原有的部分空气排开,由于空气粘性和隧道内壁、列车外表面摩阻力的存在,被排开的空气不能象明线空气那样及时、顺畅地沿列车周侧形成绕流,列车前方的空气受到压缩,而列车尾部进入隧道后会形成一定的负压,因此产生了压力波动过程。
这种压力波动以声速传播至隧道口,大部分发生反射,产生瞬变压力;而另一部分则形成向隧道外的脉冲状压力波辐射,即微气压波。
这些都会对高速列车运营、人员舒适度和环境造成一系列影响:(1)高速列车经过隧道时,瞬变压力造成旅客和乘务人员耳膜明显不适、舒适度降低;(2)高速列车进入隧道时,会在隧道出口产生微气压波,发出轰鸣声,使隧道口附近建筑物门窗发生振动,产生扰民的环境问题;(3)行车阻力增大,从而使运营能耗增大;(4)形成空气动力学噪声;(5)列车克服阻力所作的功转化为热量,在隧道中积聚引起温度升高等。
2空气动力学指标2.1舒适度标准高速列车在隧道中运行时的舒适度与高速列车通过隧道时产生的压力变化有关,其压力变化值与列车速度的平方成正比,列车速度越高、压力变化值就越大。
当压力变化值达到一定的强度,列车外部的压力波传播到列车内部,瞬变压力传到人体时,会对耳膜产生影响,使乘客有不舒适的感觉。
因此需要根据压力的变化值和人体对压力变化值的适应性制定出衡量舒适程度的标准,即舒适度。
评估压力波动程度一般需考虑最大压力变化值和最大压力变化率两个参数。
经研究发现,这两种指标单独使用都不能合理地反应乘客舒适度。
因此目前较通用的评估参数是相应于某一指定短时间内的压力变化值,例如3s内最大压力变化值或4s内最大压力变化值。
所谓3s或4s大致相当于完成耳腔压力调节所需的时间。
下面简要介绍几个建有高速铁路国家的舒适度标准。
2.1.1日本高速铁路舒适度标准日本是目前世界上高速铁路最发达的国家,由于其国土狭小多山,因此高速干线上隧道也较多,但隧道断面较小,阻塞比较高。
高速铁路隧道空气动力学
高速铁路隧道空气动力学高速铁路隧道是现代城市化进程中发展必须的关键基础设施,它可以加快人员、物资和信息的流动,有助于城市经济的发展。
然而,在高速铁路隧道建设上,需考虑的因素有很多,其中空气动力学问题是一个极为重要的方面。
本文将介绍高速铁路隧道中的空气动力学问题及其解决方法。
一、高速铁路隧道中的空气动力学问题1.风速高速铁路隧道建设的地点一般都位于山区或高地区域,因此该地区风速较高。
如果隧道布局不合理,会使隧道内部风速达到一定的值,对运行车辆产生极大影响。
通过对风的测定及数据分析,设计者可以为隧道设计出最经济、最优化的几何形状。
2.风向风向是影响高速铁路隧道设计的另一个重要因素。
在设计时,需要根据风向确定隧道通风口、排气口、烟道口等位置,避免污染物进入隧道内部。
3.气流高速铁路隧道内部的气流是由风压或离线通风系统控制的。
通过在隧道内进行模拟、测试及测量气流,可以确定隧道内部的最佳通风方案。
4.污染物高速铁路隧道中的污染物主要来自烟尘、尾气等。
隧道内部采用空气净化设备可以有效地减少污染物的浓度,确保旅客及运营车辆的安全。
二、高速铁路隧道的空气动力学解决方案1.优化隧道布局为高速铁路隧道设计合理的几何形状具有非常重要的作用。
通过合理的设计,不仅可以达到优化气流分布的目的,还可以减少空气阻力、风险等方面的影响。
2.合理布局通风系统隧道内部的通风设备要合理布局,便于管理,便于清理维护。
同时,通风设备的质量要可靠,保证其在实际运营过程中能够正常工作,隧道内部的气流平衡是保证通风效果的另一个重要因素。
3.采用高科技气流控制技术在高速铁路隧道内,为了控制气流、降低水准风、改善空气质量,采用空气动力学控制技术是一种可行的方式。
通过在隧道内部采用无人机或传感器等设备,实时检测气象信息及空气质量信息,通过反馈控制,降低隧道内部的风速及污染物浓度。
总之,高速铁路隧道建设中的空气动力学问题是一个十分复杂的问题,对于设计者来说,需要考虑的因素很多。
高速铁路隧道空气动力学效应控制
高速铁路隧道空气动力学效应控制高速铁路隧道空气动力学效应控制一直是公路与高速铁路空气动力学研究热点,也是建设安全高效的高速铁路的基础之一。
隧道结构和室内空气动力学性能会直接影响特别是通过隧道的车辆的安全性。
因此,有关控制隧道空气动力学效应的先进方法和技术被广泛开发和扩展,以提供良好的运行环境和更佳的通风性能。
高速铁路隧道空气动力学效应的基本原理和技术策略主要有:(1)通过控制高速铁路隧道中的气体流动特性和空气流速,来降低隧道内污染;(2)通过改变隧道室内气流和温度,同时降低通风系统能耗,改善隧道内环境;(3)使用透明可视材料,通过增加隧道室内空气流动特性,来增强隧道的空气动力学效应;(4)开发和应用各种计算机模拟技术,建立更高效的控制策略。
另外,为了解决隧道高速铁道隧道的空气动力学现象,需要选择合适的控制策略,以达到有利的效果。
比如在通风系统方面,可以使用外部被动式通风或直接供气系统;消声技术可采用应用噪声孔和结构形式等方法。
此外,各种复杂大型高速铁路隧道的空气动力学效应可以通过运用定性与定量的模拟技术建立有效的分析模型,在车辆设计仿真中有效应用软件工具,如FLUENT等,并进行效果分析,从而进行判断性和定性的控制策略。
为了有效地控制高速铁路隧道空气动力学效应,还需要采取科学合理的运行策略和设备内控制。
在设计阶段,应注意通风系统、负荷、消声、运行安全等问题,以避免污染物在隧道室内滞留。
此外,还要配置和安装通风系统,使用适宜低噪音排气口等,使空气在一定的流量范围内充分循环,保持一定的温度和空气湿度,以降低污染物浓度,保证室内空气清新。
总而言之,控制高速铁路隧道的空气动力学效应,不仅要建立有效的控制策略,而且还需要采取科学合理的设备内控制,以确保隧道室内空气条件良好,提供安全高效的通道环境,为乘客带来更优质的服务体验。
高速列车的空气动力学原理与气动降噪方法
高速列车的空气动力学原理与气动降噪方法高速列车的运行速度越来越快,为了保障列车的安全性和乘车舒适度,研究人员一直在不断探索并改进列车的空气动力学原理和气动降噪方法。
本文将就高速列车的空气动力学原理和气动降噪方法展开讨论。
一、高速列车的空气动力学原理高速列车的空气动力学原理是指列车在高速运行过程中,受到空气阻力和气动力的影响,以及列车与周围环境之间的气流互动等因素。
这些因素会对列车的稳定性、能耗和噪音产生影响。
1. 空气阻力空气阻力是指列车行驶过程中与空气发生的阻碍力。
高速列车的空气阻力与列车速度成正比,随着速度的增加而增加。
为了减小空气阻力对列车运行的影响,可以通过改变列车的外形设计、减小列车的阻力系数等方式进行优化。
2. 气动力气动力是指列车在高速行驶中,由于列车与周围空气的相对运动而产生的力。
这些气动力主要包括升力和阻力。
升力是指垂直于运动方向的力,会使列车产生抬升;而阻力则是与运动方向相反的力,阻碍了列车的加速度和速度。
通过合理设计列车外形和减小其阻力系数,可以降低气动力对列车的影响,提高列车的运行稳定性和能效。
二、高速列车的气动降噪方法高速列车在高速行驶过程中会产生很大的噪音,不仅给乘客体验带来不适,也会对周围环境和沿线居民造成影响。
因此,研究人员一直在努力寻找降低高速列车噪音的方法。
1. 外形设计优化合理的外形设计是减少高速列车气动噪音的关键。
通过对列车外形进行优化,可以减少空气流动时产生的湍流和压力变化,从而降低噪音的产生和传播。
2. 声屏蔽技术利用声屏蔽技术可以有效地降低高速列车的噪音。
通过在列车车体表面或轮轴座轴承等部位安装吸音材料或噪音隔离装置,可以有效地吸收或隔离噪音,减少噪声的传播。
3. 引入消声器消声器是一种能够将声能转化为热能的装置,可以有效地降低高速列车的噪音。
将消声器安装在列车的气流出口或进口处,可以减少气流对列车的噪音产生和传播。
4. 利用隔声屏障在高速列车沿线的隧道口、桥梁下或经过居民区等噪音敏感区域,可以设置隔声屏障来降低噪音的传播。
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高速列车隧道的空气动力学效应及解决措施论文2018-12-27【提要】:随着轨道交通的高速化,列车高速运行对人员和环境的影响越来越明显。
本文主要针对高速列车通过隧道所产生的各类空气动力学问题,对国内外高速隧道的舒适度指标、阻塞比进行对比,分析各类空气动力学指标的取值情况,并详细论述了降低空气动力学效应影响的各类措施。
【关键词】:高速列车隧道空气动力学Abstract:In the wake of high speed tendency of rail transit, high speed train has exerted more apparent impacts on personnel and environment. This paper chiefly analyses various categories of aerodynamiccriteria settings up against comfortness criteria and block rate, prevailing in domestic and foreign high speed railway tunnels, in terms of various aerodynamic problems caused by high speed train pass through in the tunnel, as well as gives a detailed discussion on various counter measures put against influences caused by reduced aerodynamic effect.Keywords:high speed train, tunnel, aerodynamics.1 高速列车隧道空气动力学效应高速列车进入隧道后将隧道内原有的部分空气排开,由于空气粘性和隧道内壁、列车外表面摩阻力的存在,被排开的空气不能象明线空气那样及时、顺畅地沿列车周侧形成绕流,列车前方的空气受到压缩,而列车尾部进入隧道后会形成一定的负压,因此产生了压力波动过程。
这种压力波动以声速传播至隧道口,大部分发生反射,产生瞬变压力;而另一部分则形成向隧道外的脉冲状压力波辐射,即微气压波。
这些都会对高速列车运营、人员舒适度和环境造成一系列影响:(1)高速列车经过隧道时,瞬变压力造成旅客和乘务人员耳膜明显不适、舒适度降低;(2)高速列车进入隧道时,会在隧道出口产生微气压波,发出轰鸣声,使隧道口附近建筑物门窗发生振动,产生扰民的环境问题;(3)行车阻力增大,从而使运营能耗增大;(4)形成空气动力学噪声;(5)列车克服阻力所作的功转化为热量,在隧道中积聚引起温度升高等。
2 空气动力学指标2.1 舒适度标准高速列车在隧道中运行时的舒适度与高速列车通过隧道时产生的压力变化有关,其压力变化值与列车速度的平方成正比,列车速度越高、压力变化值就越大。
当压力变化值达到一定的强度,列车外部的压力波传播到列车内部,瞬变压力传到人体时,会对耳膜产生影响,使乘客有不舒适的感觉。
因此需要根据压力的变化值和人体对压力变化值的适应性制定出衡量舒适程度的标准,即舒适度。
评估压力波动程度一般需考虑最大压力变化值和最大压力变化率两个参数。
经研究发现,这两种指标单独使用都不能合理地反应乘客舒适度。
因此目前较通用的评估参数是相应于某一指定短时间内的压力变化值,例如3s内最大压力变化值或4s内最大压力变化值。
所谓3s或4s大致相当于完成耳腔压力调节所需的时间。
下面简要介绍几个建有高速铁路国家的舒适度标准。
2.1.1 日本高速铁路舒适度标准日本是目前世界上高速铁路最发达的国家,由于其国土狭小多山,因此高速干线上隧道也较多,但隧道断面较小,阻塞比较高。
日本铁路当局对其在新干线上运行的高速列车通过隧道时的舒适度标准定为最大压力变化绝对值=1 000Pa(适用于密闭车辆),最大压力变化频率=200Pa/s近年来日本铁路当局出于经济角度考虑,将这一标准放宽到最大压力变化频率=300Pa/s2.1.2 英国铁路舒适度标准英国西海岸电气化高速铁路沿线地区隧道少,且长度多为中、短隧道,但隧道的断面积较小,高速列车通过时引起的压力瞬变相当强烈。
1973年英国当局将舒适度标准定为1986年英国铁路当局为城市间的运输又将舒适度标准修改为最大压力变化值=4000Pa/4s英法海峡隧道在两条主隧道和一条辅助隧道间有很多横向通道,当列车以120km/h速度行驶时,每隔7s就能通过一个横通道,因此压力波容易得到释放,车辆前后的压力差较易趋于平衡,其舒适度指标比较严格:最大压力变化绝对值=450Pa对于海峡联络线,考虑到隧道占铁路总长的30%,其舒适度指标定为单线隧道:最大压力变化值=2500Pa/4s双线隧道:最大压力变化值=3000Pa/4s2.1.3 德国高速铁路舒适度标准德国在20世纪80年代初开始修建高速铁路网,路网上有大量隧道。
为解决舒适度问题,德国铁路当局采取了加大隧道断面积,减小阻塞比的措施,效果比较明显,其舒适度标准与日本相同:最大压力变化绝对值=1 000Pa,最大压力变化频率=200Pa/s同样也允许将这一标准放宽到:300~400Pa/s2.1.4 美国地铁隧道美国运输部门制定的地铁舒适度标准为最大压力变化值=700Pa/1.7s,最大压力变化频率=410Pa/s2.1.5 国际铁路联盟关于舒适度的研究为了研究高速列车在隧道中行驶时出现的生理学问题,国际铁路联盟的C149专家委员会专门成立了一个包括医生在内的工作小组,对英国铁路部门在1973年制定的有关高速列车旅客承受空气压力瞬变的舒适度标准进行检查,即在相对不太频繁的压力变化下,在3s内压力变化最大值不超过3000Pa。
检查结果表明,英国铁路规定的3000Pa是旅客接受的舒适度限度值。
2.1.6 我国高速铁路南京长江隧道的控制标准从旅客乘车舒适度要求出发,我国正在研究中的京沪高速铁路南京长江隧道的控制标准为2.2 隧道口环境要求隧道出口处的微气压波峰值控制标准参照日本资料并结合我国京沪高速铁路南京长江隧道出口处的控制标准(表1)。
从表2可以看出各国对高速隧道阻塞比的要求差别很大。
在相同车速下,以日本新干线为代表的高速隧道净空面积相对较小,除历史原因外,日本认为依靠修建缓冲棚和密封车辆可以缓解瞬变压力和微气压波的影响;而以德国为代表的欧洲国家主要是通过扩大隧道净空面积来减缓空气动力学效应的影响,这增加了土建工程费用,但可在较大程度上改善列车的运营条件和舒适度指标。
3 降低空气动力学效应的措施3.1 车辆方面的'措施3.1.1 车辆的密封性我们所讨论的舒适度是车内旅客乘车的舒适度,因此我们更为关心的是车内压力变化情况。
在其他条件相同的情况下,车辆密闭性能越好,车辆内的最大瞬变压力就越小。
3.1.2 车辆的外形车辆外形的改善可从车辆的横断面积和车头形状考虑:在隧道横断面净面积不变的前提下,减小车辆的横断面积可降低阻塞比,有效降低隧道内的瞬变压力,进而可缓解车内的瞬变压力。
3.2 隧道构造措施3.2.1设置缓冲段在隧道的口部设置缓冲段可减小列车进入隧道时产生压缩波的波前压力梯度,因为压缩波的波前压力梯度与列车速度的三次方成正比,所以减小压力梯度的效果可转换成降低列车速度的效果,进而可以明显地降低微气压波以及由此而产生的噪声和对环境的影响。
缓冲段的横断面形状可为拱形或为门形,要求在其两侧可按一定的比例开孔;沿其纵向可做成逐渐扩大的型式或喇叭形。
3.2.2 设置横洞对于双洞单线隧道在每隔一定的距离采用横洞连通,以起到减压风道的作用。
在英法海峡隧道中就采用了横向通道来释放压力波(其减压风道间距为250m,风道直径为2m),这种风道可减少对列车的空气动力阻力。
3.2.3 增加隧道断面面积增加隧道断面面积对于降低空气动力学效应是不言而喻的,其可以将隧道断面放大;也可以采用单洞双线的隧道。
但是前者会增加造价,后者当列车在隧道中会车时,会加剧空气动力效应。
3.2.4 设置竖井在隧道内适当位置修建通风竖井(或斜井),以降低压缩波梯度。
这种竖井应尽可能利用施工留下的工作井。
该竖井的位置应兼顾到高速列车行车时降低瞬变压力的要求。
3.2.5 噪声隧道周壁采用吸音材料贴面,以降低空气动力学噪声。
3.2.6 隐蔽及设置隧道内设施应尽量隐蔽设置,对在隧道内必须设置的设施采取适当的防护措施,以防列车运行时产生的列车风对设施的破坏。
3.2.7 隔热设置列车克服阻力所做的功转化为热量,在隧道中积聚引起温度升高。
为此可设置通风井,配置风机排出在隧道中因列车克服阻力而产生的热量或其他原因产生的热量,英法海峡隧道亦采用机械通风方法排出隧道内的热量。
3.2.8 防水设置其他措施还有如在隧道内设置水幕、喷水滴等。
4 结语本文论述了高速列车通过隧道所产生的各类空气动力学问题,列举了降低空气动力学效应影响的各类措施,并针对各国高速列车隧道的舒适度指标、阻塞比进行分析,为在我国建造高速列车隧道提供一些有益的帮助。
参考文献[1]前田达夫、袁顺德. 高速铁道的空气力学现象与环境问题. 隧道及地下工程,1999;(1):56-59[2]王悦新等. 降低高速铁路隧道空气动力效应的工程对策.铁道建筑,1994年第2期[3]王文志. 高速列车通过隧道时舒适度标准述评. 隧道及地下工程,1997.3,P35~39[4]关宝树. 高速铁路与隧道工程. 铁道建筑. 1995.6,P3[5]王建宇. 关于高速铁路隧道设计参数问题. 世界隧道,1998.5,P1~7[6]王奇湘. 对于确定高速铁路隧道断面的研究. 世界隧道,1995,(3),19-24。