时速400 km高速列车通过隧道诱发车体横向振动的气动机制研究

作     者：谢新雨 盖杰 马瑶 梅元贵 XIE Xinyu;GAI Jie;MA Yao;MEI Yuangui

作者机构：兰州交通大学甘肃省轨道交通力学应用工程实验室甘肃兰州730070 中车长春轨道客车股份有限公司国家轨道客车工程研究中心吉林长春130062 

出 版 物：《隧道建设（中英文）》 (Tunnel Construction)

年 卷 期：2024年第44卷第7期

页      面：1477-1490页

核心收录：

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：中国国家铁路集团有限公司科技研究开发计划系统性重大项目(P2021J037) 

主　　题：时速400 km高速列车 双线隧道 列车车体表面压力波动 车体气动侧向力 摇头力矩 尾流 涡脱频率 横向振动 

摘      要：为研究列车以更高速度通过双线隧道时,由于列车和隧道形成的几何空间为非对称空间,列车两侧空气非对称流动,隧道内复杂的压力环境作用至车体两侧和列车尾涡引起的车厢两侧压力变化、列车车体表面压力波动与气动力相互关系和车体振动频谱特征,采用三维非定常可压缩流动N-S方程和IDDES湍流模型,建立时速400 km高速列车1∶1的8节编组空气动力学仿真模型,使用重叠网格技术模拟列车与隧道之间的相对运动方法。研究结果表明:1)隧道内行驶的列车在隧道压力波作用下会使车厢两侧出现压差和侧向力幅值的大范围变化,且变化程度由头车向尾车逐渐增大;2)列车在隧道内运行时的尾流区存在1对反向涡旋;3)尾车明线段涡脱落主频率为2.002 Hz,隧道内运行时,涡脱落频率为3.003 Hz;4)列车在明线或隧道内运行,车体气动侧向力和摇头力矩引起的车体振动频率为2.002 Hz。