隧道內(nèi)高速列車外部非定常流動(dòng)特性數(shù)值模擬研究

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1、０３５５公開(kāi)中圖分類號(hào)：密級(jí)：ＵＤＣ：：本校編號(hào)讀Ｗ義遺義爭(zhēng)碩±學(xué)位論文論文題目：隧道內(nèi)高速列車外部非定常流動(dòng)特性數(shù)值模掠研究研究生接０２１２３７５名：劉希賢學(xué)號(hào)：授學(xué)校指導(dǎo)教師姓名：梅元責(zé)職稱：教工學(xué)碩去工程熱物理申請(qǐng)學(xué)位等級(jí)；專業(yè)：－２－２０１５０１５５６論文提交日期；論文答辯日期：獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作和取得的研巧成果，除了文中特別加Ｗ標(biāo)注和致謝之處外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果，也不包含獲得蘭州《通大

2、學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)而使用過(guò)的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均己在論文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。■學(xué)位論文作者簽名：簽字日期ａｗ年／月２日／學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本學(xué)位論文作者完全了解蘭州巧通大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定。特授權(quán)蘭州交通大學(xué)可Ｗ將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編ＵＪＩ供查閱和借閱。同意學(xué)校向國(guó)家有關(guān)部口或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤。（保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說(shuō)明）學(xué)位論文作者簽名導(dǎo)師簽名：簽字日期：立手年

3、月２日簽字日期；：＾／ｉ年＾月日＾碩士學(xué)位論文隧道內(nèi)高速列車外部非定常流動(dòng)特性數(shù)值模擬研究NumericalSimulationonUnsteadyFlowCharacteristicsaroundHigh-speedTraininTunnel作者姓名：劉希賢學(xué)科、專業(yè)：工程熱物理研究方向：計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)及工程應(yīng)用學(xué)號(hào)：0212375指導(dǎo)教師：梅元貴完成日期：2015年5月蘭州交通大學(xué)LanzhouJiaotongUniversity蘭州交通大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要高速列車在復(fù)線隧道運(yùn)行時(shí)，由于列車和隧道形成的空間為非對(duì)稱空間，引起的流動(dòng)自然也是非對(duì)稱的，使得

4、作用在隧道壁面和列車車體表面的非定常氣動(dòng)載荷也自然不同，最終導(dǎo)致列車在隧道中運(yùn)行時(shí)橫向振動(dòng)加劇，危及行車的舒適性、穩(wěn)定性，因此對(duì)于隧道內(nèi)列車外部流場(chǎng)的研究是非常有必要的。本文基于德國(guó)ICE2以及國(guó)產(chǎn)CRH380A高速列車模型，應(yīng)用三種不同的數(shù)值模擬方法RANS、URANS以及LES，根據(jù)流動(dòng)特點(diǎn)，采用較為合理的網(wǎng)格劃分策略，應(yīng)用基于有限體積方法的計(jì)算流體力學(xué)軟件STAR-CD，對(duì)隧道內(nèi)高速列車外部的非定常流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬?？紤]到計(jì)算資源和時(shí)間的限制，本文所研究的隧道內(nèi)外部非定常流場(chǎng)5的外部雷諾數(shù)為110?。通過(guò)對(duì)復(fù)線隧道內(nèi)ICE2高速列車行駛時(shí)的外部流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值

5、模擬，初步建立了大渦模擬研究的計(jì)算設(shè)置與分析方法，為后續(xù)CRH380A高速列車的大渦模擬研究提供一定的技術(shù)參考。通過(guò)分析流場(chǎng)典型斷面的壓力云圖、渦量圖、渦量等值線、流場(chǎng)的Q值以及側(cè)向力系數(shù)與升力系數(shù)，給出了ICE2列車模型在隧道內(nèi)運(yùn)行時(shí)，列車表面及列車周圍壓力的分布以及渦旋結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的位置與發(fā)展規(guī)律。然后，根據(jù)ICE2計(jì)算模型的數(shù)值模擬經(jīng)驗(yàn)，對(duì)CRH380A高速列車隧道內(nèi)行駛過(guò)程中的外部流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值研究。通過(guò)分析流場(chǎng)典型斷面的壓力云圖、渦量圖、渦量等值線、流場(chǎng)的Q值以及側(cè)向力系數(shù)與升力系數(shù)，給出了CRH380A列車模型在隧道內(nèi)運(yùn)行時(shí)，列車表面及列車周圍壓力的分布以

6、及渦旋結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的位置與發(fā)展規(guī)律，最后對(duì)三種數(shù)值模擬方法的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，得出最優(yōu)的數(shù)值模擬方法。本文分別對(duì)ICE2高速列車和CRH380A高速列車在隧道內(nèi)運(yùn)行時(shí)的外部流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬，從中得出的結(jié)果和規(guī)律可以作為高速列車非定常研究的基礎(chǔ)，同時(shí)也可為高速列車的設(shè)計(jì)和運(yùn)行提供一定的參考。關(guān)鍵詞：高速列車；隧道；外部繞流；數(shù)值模擬；論文類型：應(yīng)用研究-I-隧道內(nèi)高速列車外部非定常流動(dòng)特性研究AbstractWhenhigh-speedtrainthroughthedouble-tracktunnel,duetotrainsandtunnelsformedasym

7、metricalspace,theflowofcharacteristicsalsoasymmetrical,andmakeseffectonthepressurecharacteristicsofthetunnelwallandthetrainsurfacenaturallydifferent,eventuallyleadingtothetraininthetunnelruntimelateralvibrationintensified,threateningthestabilityandsecurityoftrain,soithasveryimportant

8、significance