更高速度下铁路隧道洞口微气压波特性研究

发布时间：2020-05-03 20:05

【摘要】：随着我国高速铁路的大规模建设和提速,列车运行速度的提高,出现了很多危害铁路安全的空气动力学现象,洞口微气压波现象就是其中之一。洞口微气压波是一种次声波,当强度大时会产生音爆现象,会对隧道洞口附近的居民以及建筑物造成严重的危害,已经成为铁路隧道洞口必须防治的现象。洞口微气压波强度主要与列车进入隧道产生的初始压缩波和初始压缩波传播到洞口的辐射这两方面的过程有关。所以论文从研究不同因素对初始压缩波的形成,传播过程的影响进行研究,以及研究初始压缩波传播到洞口时的辐射过程。论文基于一定的假设条件,用特征线方程,并采用了一维可压缩非定常不等熵流动模型。在此基础上改进了网格类型的划分及处理方法,加入瞬态摩擦因子,真实的模拟了CR400AF列车驶入隧道产生的初始压缩波和在隧道内的传播过程。对论文计算结果与实车实验结果和文献结果进行了对比,相差的范围在允许值中,从而验证了论文的计算方法和计算结果是较准确的能反映出实际情况的。根据初始压缩波在隧道内的传播特点,论文将改进的广义黎曼变量特征线法应用到初始压缩波的计算中,以及增加了初始压缩波在隧道内传播的精度,有效的降低了数值耗散。论文以CR400AF列车为研究对象,研究了列车驶入隧道产生的初始压缩波的特性。通过改进的初始压缩波产生及传播程序并分析研究了列车速度、不同隧道长度对初始压缩波在隧道内传播的影响。获得了不同因素对初始压缩波在隧道内传播特性进行了分析。最后,论文评估了初始压缩波传播到隧道出口端时,由声学公式评价辐射到隧道出口端外的微气压波强度。对后续研究和改进隧道缓冲装置提供了数据依据并提供了有益的的参考价值。
【图文】：

另一部分向隧道出口端外周围环境辐射传播，，形成洞口微气压波[1]。形成机理如图1.1所示。图1.1 微压波的产生过程列车的运行速度与阻塞比是影响微压波强度的最主要的两个因素。隧道横截面积越大和列车速度越低是不会遇到隧道压缩波问题的。但这两个因素中列车运行速度只会越来越高，而隧道横断面积则是根据《铁路隧道设计规范》决定的，所以研究初始压缩波在隧道的传播过程显得尤为迫切的。日本的复线隧道断面积一般处于60.5-63.4m2之间，而欧洲和中国的复线隧道断面积在82-100m2之间，所以日本先于欧洲和中国，于1975年在新干线上第一次发现了隧道的压缩波在隧道内传播隧道隧道入口产生压缩波 隧道出口的低频脉冲波微压波CR4000AF px

初始压缩波波形示意图
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U453.1

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本文编号：2648048