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高速列车隧道会车时压力波特性和瞬态力学行为的数值模拟

发布时间:2018-03-02 09:50

  本文关键词: 高速列车 隧道会车 压力波 瞬态力学行为 数值模拟 出处:《西南交通大学》2015年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:本文针对两列CRH2型高速列车在双线隧道内交会这一空气动力学问题,主要展开了两方面的工作:1、以数值模拟为研究手段,基于高速列车隧道会车的外流场是一个有粘性、绝热、可压缩、非定常的三维湍流流场,并结合标准K-ε两方程模型和一系列边界条件,采用包含滑移网格技术的CFD方法,分别模拟了高速列车在隧道内包括等速(200、250、300、350km/h)和不等速(200-250、200-300、200-350km/h)七种会车工况下车体表面的空气压力波特征,分析了压力波波形、峰值以及压力幅值的变化规律。2、采用有限元分析软件LS-DYNA 3D显示算法,结合得到的空气压力波载荷时程曲线,研究了上述七种工况下高速列车隧道会车时车体结构的瞬态力学行为,得到了车体及侧窗的应力-时程曲线和横向位移-时程曲线。分析了上述七种工况下空气压力波载荷对车体强度的贡献比率,结果表明,针对本文的研究模型,当会车相对速度高于450km/h时,贡献比率随着会车相对速度的增大而增大;而当会车相对速度低于450 km/h时,贡献比率较小。最后,对比研究了高速列车侧窗分别在移动压力波和静载荷作用下瞬态响应的差异性。结果显示,列车各车窗在移动压力波作用下的其中心最大应力值都高于在静载荷作用下的应力值。本文研究结果对高速列车隧道会车压力波问题的研究、高速列车在隧道内的限速问题以及列车在隧道内交会时的安全运行有一定的参考价值。
[Abstract]:In this paper, aiming at the aerodynamic problem of two CRH2 high-speed trains intersecting in a double-track tunnel, two aspects of work: 1 are mainly carried out. Based on the numerical simulation, the flow field of the high-speed train tunnel is viscous and adiabatic. A compressible, unsteady three-dimensional turbulent flow field, combined with a standard K- 蔚 two-equation model and a series of boundary conditions, is used in the CFD method with sliding mesh technique. The characteristics of air pressure waves on the surface of high speed trains in the tunnel are simulated under seven kinds of conditions, including 200 ~ 250 / h and 200 ~ 250 ~ 200 ~ 300 ~ 300 ~ 350 km / h), respectively, and the waveform of pressure waves is analyzed. The variation law of peak value and pressure amplitude. 2. The finite element analysis software LS-DYNA 3D was used to display the time history curve of air pressure wave load. In this paper, the transient mechanical behavior of the car-body structure in the high-speed train tunnel is studied under the above seven working conditions. The stress-time curves and lateral displacement-time curves of the car body and side window are obtained. The contribution ratio of the air pressure wave load to the strength of the car body under the above seven working conditions is analyzed. The results show that, in view of the research model of this paper, When the relative speed of the car is higher than 450 km / h, the contribution ratio increases with the increase of the relative speed of the car, but when the relative speed of the car is lower than 450 km / h, the contribution ratio is small. Finally, The difference of transient response of high speed train side window under moving pressure wave and static load is compared. The results show that, The maximum central stress of every window under moving pressure wave is higher than that under static load. The speed limit of high speed train in tunnel and the safe operation of train in tunnel are of certain reference value.
【学位授予单位】:西南交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:U451.3

【参考文献】

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本文编号:1556012

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