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题名缓冲结构渐变开孔率对高速磁浮隧道出口微气压波影响
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作者
张洁
郭秉筠
王崟宇
余越
许澳
韩帅
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机构
中南大学交通运输工程学院轨道交通安全教育部重点实验室
中南大学重载快捷大功率电力机车全国重点实验室
中南大学轨道交通列车安全保障技术国家地方联合工程研究中心
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出处
《铁道科学与工程学报》
北大核心
2025年第5期1912-1922,共11页
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基金
湖南省自然科学基金资助项目(2024JJ5430)
国家自然科学基金资助项目(52372370)
湖南省芙蓉计划湖湘青年英才项目(2023RC3061)。
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文摘
列车速度的大幅提升加剧了车-隧耦合气动效应,高速磁浮隧道洞口产生的微气压波强度大幅增大,产生“声爆”现象。因此,当列车速度达到600 km/h及以上时,如何有效降低微气压波成为空气动力学研究人员面临的挑战。开展时速600 km高速磁浮列车通过隧道时产生的微气压波缓解方法研究,在提出的新型渐变开孔-断面扩大型缓冲结构基础上,采用k-ε双方程湍流模型、三维可压缩非定常N-S方程和滑移网格技术,对高速磁浮列车以时速600 km通过2 km的单线隧道进行数值仿真。结合网格无关性以及数值仿真验证,分析4种不同开孔率渐变开孔缓冲结构下初始压缩波的基本特征以及出口处微气压波的变化规律。研究结果表明:当列车驶入渐变开孔-断面扩大型缓冲结构时,由于缓冲结构内部压力大于外部,在压力差的作用下,气流通过透孔流向外部,气流外泄导致在端口处产生的微气压波强度减弱。当渐变开孔-断面扩大型缓冲结构的开孔率分别为7.5%、17.5%和27.5%时,相较于隧道两端口为传统断面扩大型无开孔缓冲结构,隧道出口20 m处的微气压波幅值依次为203.9、148.1和138.0 Pa,分别减缓了51.8%、65.0%和67.4%。随着渐变开孔-断面扩大型缓冲结构开孔率的增加,对于微气压波的缓解效果不断增强,27.5%开孔率下的缓解效果最佳。研究成果可为时速600 km及以上高速磁浮隧道洞口缓冲结构设计提供技术支撑。
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关键词
开孔率
渐变开孔-断面扩大型缓冲结构
初始压缩波
磁浮列车
微气压波
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Keywords
open ratio
vented and enlarged cross-section tunnel hood
initial compression wave
maglev train
micro-pressure wave
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分类号
U270.11
[机械工程—车辆工程]
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