时速350km高速列车进隧道过程#br# 中瞬变压力变化规律研究

采用数值方法完成CRH380A高速列车进隧道的过程模拟,控制方程为三维、可压缩、非定常流动N-S(Navier-Stokes)方程,采用有限体积法进行计算域离散,利用滑移网格技术模拟列车与周围环境的相对运动。瞬变压力变化计算结果与国内现场试验结果基本一致。研究结果表明：列车进隧道过程中,瞬变压力变化过程可分为三个阶段,即初始压缩波引起压力增长、空气摩阻力引起压力增长、车头经过导致压力突降阶段;沿隧道纵向、同一横断面上最大正负压力值出现在不同位置,入口和隧道内气动压力均表现出显著的三维效应;列车偏心入隧道,近隧道侧气动压力值较远隧道侧气动压力值大,列车受到横向气动力作用。     

高速铁路并联隧道间距对隧道内气动效应的影响研究

通过高速列车穿越带横通道高速铁路并联隧道时压力变化的三维非定常黏性流场数值模拟过程,研究了两条并联隧道的间距的变化对并联隧道及横通道内的压力变化的影响规律。计算结果表明:开启并联隧道横通道时能使列车运行隧道内的压力变化的最大值降低,同样也能够降低运行隧道内的压力梯度最大值,横通道长度的改变能够在一定程度上降低隧道内的最大压力峰值和压力梯度的大小。对于并联隧道来说,当横通道的长度在20~30m之间时,其降低隧道内的压力效果比较明显。其次,横通道内的压力变化与列车运行方式及列车会车位置有关,当列车单线运行时,横通道内的最大压力从靠近列车运行一侧向背离运行隧道一侧呈线性降低;当列车会车于横通道前一定距离时,横通道内的最大压力表现为两端高、中间低,当会车于横通道口位置时,横通道内的最大压力表现为两端低、中间高。上述研究成果对我国艰险困难山区长大高速铁路并行隧道间距及横通道安全门结构的设计提供一定的依据。     

高速列车以400km/h通过隧道时气动效应的数值模拟与分析

基于三维瞬态可压缩雷诺时均N-S方程及κ-ε两方程湍流模型,对8节编组长度的某高速动车组以400km/h高速通过70m~2单线隧道所产生的压力变化进行数值模拟研究。研究结果表明:列车以300km/h通过单线隧道时,隧道壁面压力的正峰值、负峰值和变化幅值的最大值均出现在隧道中部,单线隧道的三维效应并不明显;车体表面的正峰值和压力变化幅值的最大值均出现在鼻尖处,列车中部测点压力区别不大;列车提速到400km/h时,列车和隧道表面最大峰值压力可分别达到10.733kPa和4.675kPa。该研究结果可为分析隧道空气动力对车体、隧道衬砌及隧道内附属设施的影响提供参考。     

通风对竖井型隧道火灾烟气特性影响试验研究

通过隧道火灾模型试验,研究纵向通风对竖井排烟效果及隧道内纵向烟气温度分布的影响。试验考虑不同火源热释放速率和纵向风速。结果表明：纵向风速对正庚烷池火热释放速率存在影响,对于较小正庚烷池火（≤11 cm）,火源热释放速率基本不随纵向风速而改变;对于较大正庚烷池火（≥14 cm）,火源热释放率随风速的增加先降低后基本保持恒定。此外,当隧道内风速较小时,竖井内烟气附壁排出,竖井后方烟气温度较低,控烟效果较好;当隧道内风速较大时,竖井内烟气出现边界分离,竖井后方温度升高,烟气蔓延距离增加,竖井排烟效果较差。因此,建议当竖井型隧道内发生火灾时,应尽量采用自然通风或较低的内部通风,避免较高风速。     

纵向通风与坡度对隧道竖井排烟影响数值模拟

以某公路隧道为研究对象,采用开启6个竖井的双向均衡排烟模式。利用FDS对纵向通风与坡度影响下的竖井排烟效果进行数值模拟,通过分析不同工况下竖井内的烟气扩散特性、温度场分布及烟气质量浓度变化,获得隧道内竖井排烟速率的变化规律。结果表明:火源位于隧道中间时,在无纵向通风和纵向风速较小时,竖井下方均会出现烟气层吸穿现象,排烟速率较低;风速增加,火源下游的竖井排烟速率较大;风速大于2.0 m/s时,火源下游的竖井出现边界层分离现象,排烟速率降低;改变隧道坡度并不影响竖井下方的自然排烟效果。     

挡风墙设置对高海拔施工隧道出口出流的影响

在隧道出口前端设置不同型式的风挡,采用CFD方法,对隧道出口附近流场进行数值模拟研究.研究表明:迎风隧道口前端设置风挡对隧道出流排污起到积极促进作用;在环境风速低于5.5 m/s时,直板风挡对出流效果最佳;外环境风速越大,风挡后端隧道出口压力值越小,且与风速呈二项式关系变化.     

地铁长区间隧道排烟模式节能性分析

针对地铁长区间隧道中着火列车停在中间竖井处的火灾情况,搭建1∶10比例的隧道模型并开展火灾实验,研究烟气自然填充时不同竖井高度、机械通风时不同纵向风速和不同竖井排烟风速下隧道内的顶棚温度分布、人眼特征高度处温度分布和CO浓度分布规律,得出最佳的排烟模式。结合经济投入对比分析,选择既满足排烟效果又经济节能的排烟方式。结果表明,排烟时采用最低的竖井高度10 m,不开启竖井排烟设施,只通过竖井前后的纵向通风速度v1=1.6 m/s,v2=2.5 m/s排烟,此时的节能效果最优。研究结果可为地铁长区间隧道的排烟节能优化提供一定的参考。     

高速铁路隧道内压力变动的三维效应研究

采用三维粘性、不等熵、可压缩、非定常流动模型,通过有限体积法对三维Navier-Stokes方程进行空间区域离散,时间采用预处理二阶精度多步后差分格式进行离散,高速列车与隧道之间的相对运动采用滑动网格技术,对高速铁路隧道内的空气压力变动进行数值模拟.数值计算结果表明:同一断面不同位置的压力大小有差异,隧道内压力变动呈现三维效应;随着列车速度的提高,同断面最大压力差值也逐渐增大.     

高速模式下地铁隧道空气动力学效应断面优化分析

采用三维数值模拟方法和动网格技术对地铁列车以高速通过不同断面地铁隧道时的空气动力学效应进行了分析,得到了车体表面的压力变化情况,由车外压力换算得到了车内压力。参考美国地铁压力舒适度标准选取了最优断面;针对单体隧道和普通区间隧道2种情况,给出了时速100~140km/h时不同动态密封指数下,B型和A型地铁列车的隧道空气动力学效应断面优化取值,可供城市高速地铁隧道设计参考。     

高速列车振动下隧道周边砂土液化研究

以广深港高速铁路狮子洋盾构隧道为背景,考虑流固耦合作用,通过FLAC3D软件对列车荷载引发的地层动力响应进行了数值模拟,分析了列车高速通过隧道时孔隙水压力和超孔压比的变化规律。计算中,采用车辆-轨道耦合模型得到列车轮轨激振力。采用循环活动性准则判别砂土液化。结果表明,高速列车荷载作用下,孔隙水压力增大,超孔压比峰值出现在地表,但其值很小,不会发生液化;两列列车交会通过隧道时,超孔压比近似对称分布,其最大值比单列列车通过情形略有增大。