线间距对高速列车隧道内交会压力波影响的数值模拟研究

发布时间：2021-02-14 22:05

　　基于三维、非定常、可压缩流动的雷诺平均N-S方程和SST k-ω湍流模型,采用重叠网格技术,研究在250 km/h、350 km/h、400 km/h等速交会下线间距（4.6 m、4.8 m以及5.0 m）对隧道内交会压力波的影响。鉴于交会压力波的危害,从车体压力最值、车体两侧压差、"头尾波"现象三方面来进行阐述。研究结果表明:车体两侧压差时间历程曲线形状和明线交会压力波时间历程曲线形状相似,在通过列车的车头和车尾经过监控点时,压差值分别产生先正后负和先负后正的脉冲波,车尾通过时产生的压差明显比车头经过时低;"头波"幅值大约为"尾波"幅值的两倍;车厢交会侧监控点的最大正压值、最大负压值、最大压力峰峰值、车体两侧压差幅值和"头尾波"幅值均与线间距成负指数关系。 

【文章来源】：振动与冲击. 2020,39(21)北大核心

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

复兴号CR400BF列车和隧道几何模型及压力监控点布置示意图

图2给出了隧道内交会计算区域和边界条件示意图。计算域隧道两侧区域横断面长100H,高50H,列车距离隧道入口59H处光滑启动,即速度从0匀加速到交会速度,这样可以避免列车直接启动带来的非物理现象,光滑启动距离35H。列车表面、隧道表面、地面边界条件为无滑移壁面边界(wall),如图中实线所示;远场空间的边界条件为自由流边界(free stream),如图中虚线所示。自由流边界为无反射黎曼边界条件,适用于对远场边界处的自由流可压缩流条件建模[24]。2 数值模拟方法

本文采用STAR-CCM+软件中非结构化混合网格(Trim网格和Prism网格)对计算模型进行网格划分。列车附近网格流动复杂,特别是列车尾流区和列车底部,对其部分进行网格加密,网格尺寸为0.1 m。背景区域网格从密到疏逐渐过渡,设置3个层次加密块,分别为0.8 m,1.6 m,3.2 m。在重叠网格区域和背景网格区域重叠部分两者网格尺寸一致,均为0.4 m,避免插值误差。图3展示了列车进隧道以及列车隧道内交会网格。为了更加精确的捕获近壁面的流场信息,车体壁面和隧道壁面拉伸Prism网格。列车表面第一层网格厚度按照y+=40 取定,为0.582 mm,共拉伸10层,拉伸比1.2,总厚度13.67 mm;隧道表面第一层网格厚度按照y+=50 取定,为0.64 mm,共拉伸8层,拉伸比1.5,总厚度15.27 mm。图4展示了列车头车附近壁面处网格。本文模拟的9种工况,网格数量均在3 500万左右。图4 列车壁面处网格切面图

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3033939