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列车着火后停留在隧道内的火焰烟气逆流临界风速

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土木工程学报 2011年第3期44卷 120-127页

作者：毛军郗艳红李炎锋北京交通大学北京100044 北京工业大学北京100022

防止烟气逆流的临界风速是隧道火灾通风排烟系统设计的主要指标。国内外对纯烟气逆流的临界风速研究较多,对阻塞明显且夹带火焰的烟气逆流问题研究得则很少。通过模型试验和数值模拟,对列车着火阻塞在隧道内形成的夹带火焰的烟气逆流及... 详细信息

防止烟气逆流的临界风速是隧道火灾通风排烟系统设计的主要指标。国内外对纯烟气逆流的临界风速研究较多,对阻塞明显且夹带火焰的烟气逆流问题研究得则很少。通过模型试验和数值模拟,对列车着火阻塞在隧道内形成的夹带火焰的烟气逆流及其临界风速进行分析。考虑列车对隧道的阻塞比和火焰热辐射作用的影响,利用能量方程推导出计算临界风速的新公式,并与Oka-Atkinson公式、Wu-Bakar公式等计算纯烟气逆流的临界风速公式进行比较。结果表明新公式更适用于夹带火焰的烟气逆流的情况。同时还发现,列车中部着火和头部着火情况下的临界风速相近,但与列车尾部着火的临界风速不同;隧道内有列车着火和隧道内着火但无列车情况下的临界风速也有所不同。

关键词：隧道列车火灾火焰烟气逆流临界风速

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隧道列车着火后行驶速度对热释放速率的影响

华南理工大学学报（自然科学版） 2016年第4期44卷 123-129页

作者：郗艳红毛军北京交通大学土木建筑工程学院∥轨道工程北京市重点实验室北京100044

隧道火灾中,列车着火的可能性较大,着火后的应急处置办法是尽量带火运行到前方车站.文中以向前行驶的隧道列车火灾为研究对象,应用槽道科特流、传热传质和燃烧反应动力学理论,结合缩尺火灾模型试验,研究了列车在着火后继续在隧道内行驶... 详细信息

隧道火灾中,列车着火的可能性较大,着火后的应急处置办法是尽量带火运行到前方车站.文中以向前行驶的隧道列车火灾为研究对象,应用槽道科特流、传热传质和燃烧反应动力学理论,结合缩尺火灾模型试验,研究了列车在着火后继续在隧道内行驶时,隧道列车环形空间内的回风风量、隧道内的活塞风效应及其对火灾燃烧特性的影响,给出了回风风量的表达式,建立了火灾热释放速率与列车运行速度的关系模型,得到了使得火灾强度维持在较低水平的列车合理运行速度——48 km/h.研究成果和方法可为隧道列车火灾的应急救援设计提供理论依据和指导.

关键词：隧道列车火灾热释放速率模型实验运行速度

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高雷诺数下有限长圆柱绕流阻力特性研究

机械工程学报 2015年第22期51卷 176-182页

作者：赵萌毛军郗艳红北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 北京交通大学轨道工程北京市重点实验室北京100044

针对不同长径比的有限长圆柱模型,采用大涡模拟及雷诺平均的方法,对高雷诺数下有限长圆柱绕流阻力特性进行数值模拟和分析,得到了圆柱阻力系数随长径比和雷诺数的变化规律,讨论端面效应对绕流阻力系数的影响。结果表明:在亚临界区内,相... 详细信息

针对不同长径比的有限长圆柱模型,采用大涡模拟及雷诺平均的方法,对高雷诺数下有限长圆柱绕流阻力特性进行数值模拟和分析,得到了圆柱阻力系数随长径比和雷诺数的变化规律,讨论端面效应对绕流阻力系数的影响。结果表明:在亚临界区内,相同雷诺数下阻力系数随长径比的增大而增大,呈线性变化规律,L/D的对阻力系数的影响明显大于Re对阻力系数的影响;在阻力危机区内,相同雷诺数下阻力系数随长径比的增大而增大,呈二次函数的变化规律,但各工况达到阻力系数'转折点'对应的雷诺数各不相同,基本呈现随雷诺数的增大向前推移的趋势,Re对阻力系数的影响明显大于L/D对阻力系数的影响;在阻力回升区,阻力系数回升的'转折点'随着雷诺数的逐渐增大而向后推移。在各分区内,端面效应对阻力系数的影响随雷诺数增大而更加明显,在高度方向上的最大影响区域约占圆柱总高度的16%。研究结果对有限长圆柱绕流特性的研究及应用具有重要意义和价值。

关键词：有限长圆柱长径比高雷诺数阻力系数

高速铁路风障在横风与列车风耦合作用下的气动特性研究

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振动与冲击 2018年第3期37卷 153-159,166页

作者：柳润东毛军郗艳红北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

针对单层、腔室型两种形式的开孔波纹板风障,采用滑移网格方法分别模拟横风条件下高速列车通过风障区域的过程,分析了在横风和列车风耦合作用下风障周围的绕流流场特性、风障面板气动荷载的时域特性及横风与列车风耦合脉动压力的频域特... 详细信息

针对单层、腔室型两种形式的开孔波纹板风障,采用滑移网格方法分别模拟横风条件下高速列车通过风障区域的过程,分析了在横风和列车风耦合作用下风障周围的绕流流场特性、风障面板气动荷载的时域特性及横风与列车风耦合脉动压力的频域特性。结果表明:在高速列车行经风障区域的过程中,无横风时头车产生的冲击作用要大于尾车的;存在横风作用时,列车头车产生的气动冲击作用与横风作用形成对冲,抵消了部分横风能量,而列车尾车则与横风作用相叠加,放大了横风对风障的气动作用;单层风障通过改变横风流向起到挡风减载作用,而腔室型风障同时可在腔室内部及尾流形成大量小漩涡来消耗横风能量,使用腔室风障能显著降低单个风障面板的气动荷载;该研究中,横风与列车风耦合作用于风障的脉动压力以及气动荷载的主频谱峰值集中在0.5~5 Hz内。

关键词：横风高速列车滑移网格风障气动荷载

基于分离涡方法的高速列车横风非定常气动特性

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中南大学学报（自然科学版） 2015年第3期46卷 1129-1139页

作者：郗艳红毛军高亮杨国伟北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 中国科学院力学研究所北京100190

采用分离涡方法模拟恒定风场中高速列车绕流的非定常流动,在时域和频域内分析车辆气动特性的瞬态性质。结果表明：在恒定来流中,列车的背风侧和尾车的尾迹区存在着强度不同、空间几何尺度各异并随时间随机变化和脉动的分离涡;各节车辆... 详细信息

采用分离涡方法模拟恒定风场中高速列车绕流的非定常流动,在时域和频域内分析车辆气动特性的瞬态性质。结果表明：在恒定来流中,列车的背风侧和尾车的尾迹区存在着强度不同、空间几何尺度各异并随时间随机变化和脉动的分离涡;各节车辆的非定常气动荷载的时均值与按整场定常流动计算得到的结果基本一致,但瞬态荷载峰值却比时均值高出较多;振幅频谱和功率谱密度的最大峰值所对应的频率不尽相同,但都集中在0~4 Hz内,处于某些列车部件的固有频率范围内。头车的横向力和倾覆力矩的分布频率范围较大,与车体自身频率耦合的范围较宽,横风气动安全性较差。

关键词：高速列车横风气动力/力矩功率谱密度分离涡模拟

列车编成辆数对高速列车横风气动特性影响的数值分析

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中国铁道科学 2012年第1期33卷 78-85页

作者：毛军郗艳红杨国伟北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 中国科学院力学研究所北京100190

对3～8辆编组列车以350km.h-1速度运行时,不同速度横风作用下的气动特性进行仿真研究,并建立列车的阻力系数与列车编组辆数之间的无量纲关系。研究结果表明:对3辆车编组列车的气动特性分析不能取代对其他编成辆数列车的几动特性分析;不... 详细信息

对3～8辆编组列车以350km.h-1速度运行时,不同速度横风作用下的气动特性进行仿真研究,并建立列车的阻力系数与列车编组辆数之间的无量纲关系。研究结果表明:对3辆车编组列车的气动特性分析不能取代对其他编成辆数列车的几动特性分析;不同编成辆数列车阻力系数随着横风风速的增加而增大,3辆车编组列车的阻力系数不超过8辆车编组的列车的一半;列车的侧向力系数和倾覆力矩系数随着列车编成辆数的增加而减小;列车编成辆数对头车的阻力系数、升力系数、侧向力系数和倾覆力矩系数影响较小,但是对尾车的影响较大;头车的侧向力系数和倾覆力矩系数明显高于尾车和中间车,尾车的倾覆力矩系数最大值不超过0.4,而头车的最大可达0.7;由于头车的气动安全性比其他位置车辆的低,用头车的气动安全性评估整个列车的气动安全性会偏于保守,但合理、可行。

关键词：高速列车编成辆数横风气动特性气动安全性数值模拟

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隧道内火焰顶棚射流最高温度的分布研究

中国矿业大学学报 2010年第3期39卷 346-351页

作者：毛军郗艳红樊洪明北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 北京工业大学建筑工程学院北京100022

为了在隧道内合理地设置火灾探测器及科学地确定探测参数,需要掌握火灾烟气最高温度的分布规律.采用地铁隧道列车火灾的1∶8缩尺模型实验和数值模拟计算,分析了火焰顶棚射流的最高温度在火焰上方和沿隧道纵向变化的规律.结果表明:常用的... 详细信息

为了在隧道内合理地设置火灾探测器及科学地确定探测参数,需要掌握火灾烟气最高温度的分布规律.采用地铁隧道列车火灾的1∶8缩尺模型实验和数值模拟计算,分析了火焰顶棚射流的最高温度在火焰上方和沿隧道纵向变化的规律.结果表明:常用的Alpert公式适用于纯烟气顶棚射流,但不适用于火焰顶棚射流.火焰顶棚射流的最高温度随着离开火源中心线距离的增加而减小,且在火焰撞击区内沿隧道纵向呈线性衰减趋势;而在火焰撞击区以外以幂函数形式衰减.通过对Albert公式的修正提出了隧道内火焰顶棚射流最高温度的新计算公式.

关键词：隧道列车火灾火焰顶棚射流最高温度

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侧风风场特征对高速列车气动性能作用的研究

铁道学报 2011年第4期33卷 22-30页

作者：毛军郗艳红杨国伟北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 中国科学院力学研究所北京100190

侧风风场特征,如均匀风和大气底层边界速度型对高速列车在侧风环境下运行的安全性评估有直接影响。为了准确地评估侧风对在平原上运行的高速列车的影响,基于三维定常可压缩流动的NS方程,采用SSTk-ω两方程湍流模型和有限体积法,对时速35... 详细信息

侧风风场特征,如均匀风和大气底层边界速度型对高速列车在侧风环境下运行的安全性评估有直接影响。为了准确地评估侧风对在平原上运行的高速列车的影响,基于三维定常可压缩流动的NS方程,采用SSTk-ω两方程湍流模型和有限体积法,对时速350 km的动车组在均匀风和大气底层边界速度型风场中的流场和气动力特性分别进行了数值模拟计算和分析。结果表明:对在平原上运行的高速列车而言,作用于列车的气动升力、侧向力及倾覆力矩均随侧风风向角的增大而迅速增大;当风场为大气底层边界速度型时,列车顶部与底部及两个侧面的压力差小于风场为均匀风时的压力差,侧向力及倾覆力矩均小于风场为均匀风时的力及力矩,升力则随侧风风向角的增加具有不确定性。采用均匀风场评估高速列车在平原侧风环境中运行的安全性,会高估侧风对列车运行安全影响的风险,使得过低地限制列车的安全行驶速度,从而影响列车的正常运行效率。建议采用大气底层边界速度型风场进行评估。

关键词：高速列车均匀风大气底层边界速度型数值模拟气动特性

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低真空隧道列车车厢内部火灾温度分布特征

中国安全科学学报 2024年第2期34卷 138-143页

作者：庞世俊陈大伟郗艳红中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛266111 北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

为解决低真空隧道内高速列车运营时,火灾突发事件中出现的危险性、列车结构的完整性及人员安全等问题,以低真空隧道内的高速列车车厢为研究对象,首先用数值模拟的方法,探究着火车厢内部发生火灾后的温度衰减特征;然后分析相邻车厢内部... 详细信息

为解决低真空隧道内高速列车运营时,火灾突发事件中出现的危险性、列车结构的完整性及人员安全等问题,以低真空隧道内的高速列车车厢为研究对象,首先用数值模拟的方法,探究着火车厢内部发生火灾后的温度衰减特征;然后分析相邻车厢内部的温度分布情况;最后研究着火车厢内部最大温度的分布特征。结果表明:着火车厢及相邻车厢顶棚处沿着纵向的温度呈指数形式衰减;相邻车厢内,功率对温度衰减影响较大,即:低火源功率(0.3~0.6 MW)下,高温烟气蔓延相对较弱,相邻车厢内乘客相对安全;中火源功率(0.7~1.1 MW)下,高温烟气蔓延显著,由于受到车厢壁面以及车门的影响出现温度突变点;高火源功率(1.2~1.5 MW)下,热羽流强度较高,高温烟气蔓延受车厢壁面以及车门的影响相对较小,在车厢连接部分与相邻车厢内的高温蔓延趋势基本一致。车厢内的最大温度与火源功率及火源至顶棚的距离有关,并存在线性关系。

关键词：低真空隧道高速列车车厢内部列车火灾温度分布最大温度