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横风下高速列车突入隧道瞬变压力及列车风

振动与冲击 2022年第3期41卷 27-36页

作者：王磊骆建军李飞龙北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 北京交通大学城市地下工程教育部重点实验室北京100044 北京交通大学结构风工程与城市风环境北京市重点实验室北京100044

针对高速列车在横风下突入隧道的普遍情形,考虑空气的非定常、可压缩湍流特性,建立列车-隧道-横风三维数值模型,对比研究有无横风条件下列车突入过程中隧道内的瞬变压力变化规律和列车风特性。通过将数值计算结果与现场实测数据进行对比... 详细信息

针对高速列车在横风下突入隧道的普遍情形,考虑空气的非定常、可压缩湍流特性,建立列车-隧道-横风三维数值模型,对比研究有无横风条件下列车突入过程中隧道内的瞬变压力变化规律和列车风特性。通过将数值计算结果与现场实测数据进行对比,验证了数值方法的准确性。研究结果表明:与无横风情况相比,列车在横风中高速驶入时隧道入口周围的瞬变压力和列车风发生明显变化;在尾车完全驶入前,横风对背风侧气动压力的影响程度比迎风侧的大,其中头车突入时对隧道入口气动压力的影响最为显著;横风对隧道内气动压力和列车风的影响范围有限,当横风速度为24.4 m/s时,隧道内受影响距离为50 m;头车突入隧道时,横风对列车背风侧列车风的影响较大,而尾车完全驶入时,横风对列车迎风侧的列车风的影响比较严重。横风效应是列车背风侧气动压力和气流速度大幅波动的根本原因。

关键词：高速列车隧道横风瞬变压力列车风流场

高速列车经过双线隧道瞬变压力及压力梯度特征

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华南理工大学学报（自然科学版） 2022年第9期50卷 58-68页

作者：杜建明房倩王赶张顺金北京交通大学隧道及地下工程教育部工程研究中心北京100044 中国城市建设研究院有限公司北京100120

隧道壁面瞬变压力是影响高铁隧道衬砌结构安全性的重要因素之一。为加深对高速铁路隧道壁面瞬变压力与压力梯度特征的理解,基于RNG k-ε两方程湍流模型与滑移网格技术,数值模拟了缩尺1:1的8节编组高速列车经过双线隧道诱发的气动特性。... 详细信息

隧道壁面瞬变压力是影响高铁隧道衬砌结构安全性的重要因素之一。为加深对高速铁路隧道壁面瞬变压力与压力梯度特征的理解,基于RNG k-ε两方程湍流模型与滑移网格技术,数值模拟了缩尺1:1的8节编组高速列车经过双线隧道诱发的气动特性。通过现场实测结果对数值方法准确性进行验证,在隧道壁面瞬变压力时空特征分析的基础上,进一步研究了列车速度、车隧阻塞比、列车数量以及双车等速交会对隧道纵轴中断面瞬变压力及压力梯度的影响。结果表明,隧道横断面内瞬变压力时程曲线基本重叠,断面内压力分布均匀、差异性低;3个典型压力峰值(最大正峰值、负峰值与峰峰值)与列车速度平方或车隧阻塞比平方分别成线性关系,初始压力梯度正峰值与列车速度3次方成线性关系,压力梯度正负峰值与车隧阻塞比的幂次方(2.51~3.14)成线性关系;3个典型压力峰值与列车数量之间满足指数函数关系,8车对应的压力梯度最大正峰值是其它列车数量(4车~7车)的1.25倍;双车等速交会的最大正负压力峰值分别是单车经过的2.22倍与1.15倍,最大压力梯度正负峰值分别是单车经过的1.87倍与2.03倍。相关研究成果对我国高速列车在隧道内的安全营运具有重要的参考价值。

关键词：双线隧道高速列车瞬变压力压力梯度数值模拟

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竖井对隧道内瞬变压力的影响

中南大学学报（自然科学版） 2011年第8期42卷 2514-2519页

作者：李志伟梁习锋张健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湖南长沙410075

采用求解三维、可压缩、非定常N-S方程的数值计算方法,对高速列车通过有竖井的隧道时其瞬变压力进行模拟,得到高速列车通过隧道时车体测点的瞬变压力历程及变化幅值。研究结果表明:数值计算结果与动模型试验结果较吻合,数值计算与动模... 详细信息

采用求解三维、可压缩、非定常N-S方程的数值计算方法,对高速列车通过有竖井的隧道时其瞬变压力进行模拟,得到高速列车通过隧道时车体测点的瞬变压力历程及变化幅值。研究结果表明:数值计算结果与动模型试验结果较吻合,数值计算与动模型试验这2种方法得到的压力曲线变化规律一致,仅幅值略有差异,相差5%左右,表明本文采用的数值计算方法能够较好地模拟高速列车通过隧道时所引发的空气动力效应问题;竖井能够有效缓解高速列车通过隧道时的车体瞬变压力幅值,其中车体表面中部测点的压力降幅最大,为31.2%。对于参数确定的隧道,存在最佳的竖井位置、竖井数量及竖井断面面积,使其对隧道内车体瞬变压力的缓解效果最佳。

关键词：竖井隧道高速列车瞬变压力

时速350km高速列车进隧道过程中瞬变压力变化规律研究

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土木工程学报 2020年第S1期53卷 252-257页

作者：王磊骆建军高立平李飞龙李泽瑞北京交通大学城市地下工程教育部重点实验室北京100044 北京交通大学结构风工程与城市风环境北京市重点实验室北京100044

采用数值方法完成CRH380A高速列车进隧道的过程模拟,控制方程为三维、可压缩、非定常流动N-S(Navier-Stokes)方程,采用有限体积法进行计算域离散,利用滑移网格技术模拟列车与周围环境的相对运动。瞬变压力变化计算结果与国内现场试验结... 详细信息

采用数值方法完成CRH380A高速列车进隧道的过程模拟,控制方程为三维、可压缩、非定常流动N-S(Navier-Stokes)方程,采用有限体积法进行计算域离散,利用滑移网格技术模拟列车与周围环境的相对运动。瞬变压力变化计算结果与国内现场试验结果基本一致。研究结果表明:列车进隧道过程中,瞬变压力变化过程可分为三个阶段,即初始压缩波引起压力增长、空气摩阻力引起压力增长、车头经过导致压力突降阶段;沿隧道纵向、同一横断面上最大正负压力值出现在不同位置,入口和隧道内气动压力均表现出显著的三维效应;列车偏心入隧道,近隧道侧气动压力值较远隧道侧气动压力值大,列车受到横向气动力作用。

关键词：高速列车隧道瞬变压力偏心效应数值模拟

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改进型旁通管关键参数选择与瞬变压力控制

排灌机械工程学报 2017年第7期35卷 634-640页

作者：李小周朱满林王晓敏闫天柱王超西安理工大学西北旱区生态水利工程国家重点实验室陕西西安710048 西安理工大学教育部西北水资源与环境生态重点实验室陕西西安710048

为了消除或减小水锤压力对泵输水系统的影响,提出了一种新的水锤防护设备——改进型旁通管,并对其瞬变控制效果进行数值模拟研究,研究结果表明:当水泵事故停泵后,泵后止回阀快速关闭防止水流倒流,同时改进型旁通管按照预设的启闭程序动... 详细信息

为了消除或减小水锤压力对泵输水系统的影响,提出了一种新的水锤防护设备——改进型旁通管,并对其瞬变控制效果进行数值模拟研究,研究结果表明:当水泵事故停泵后,泵后止回阀快速关闭防止水流倒流,同时改进型旁通管按照预设的启闭程序动作,可以达到泄放系统高压消除水锤的目的.文中以特征线方法为基础对改进型旁通管边界条件数学模型进行完善.其次以完善后的边界条件数学模型为基础,对某泵站输水系统事故停泵的水力过渡过程进行数值模拟计算.最后通过6个方案对影响改进型旁通管控制瞬变压力效果的关键参数(改进型旁通管的直径d,长度l和改进型旁通管中液控阀的启闭时间t1,t2,t3,t4)进行敏感性分析研究.研究结果表明:选择合适参数的改进型旁通管能够将输水系统中的瞬变压力控制在合理范围.

关键词：改进型旁通管关键参数瞬变压力数值模拟

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动车组通过隧道车内外瞬变压力实车试验

中国高新科技 2022年第6期 86-88页

作者：马冰冰王宗昌周新喜熊小慧中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛266111 中南大学轨道交通安全教育部重点实验室湖南长沙410075

在合武铁路和石太客运专线进行了列车高速通过隧道时动车组车内、外瞬变压力实车试验,试验表明:动车组单列通过隧道时,车体表面瞬变压力幅值与列车运行速度的平方成正比,车内瞬变压力幅值与列车运行速度n次方成正比,n的取值范围为1.3~1... 详细信息

在合武铁路和石太客运专线进行了列车高速通过隧道时动车组车内、外瞬变压力实车试验,试验表明:动车组单列通过隧道时,车体表面瞬变压力幅值与列车运行速度的平方成正比,车内瞬变压力幅值与列车运行速度n次方成正比,n的取值范围为1.3~1.8,该值随着隧道长度的变化而变化;动车组250km/h单列通过同一断面、不同长度双线隧道时,存在一个最不利隧道长度L=1080m,此时车内3s压力变化幅值最大;列车以同一速度等级通过不同断面隧道时所产生的车体表面压力变化幅值近似与隧道阻塞比成线性关系。

关键词：高速列车空气动力学实车试验隧道瞬变压力隧道长度隧道阻塞比

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控压钻井中两步关阀阀芯所受瞬变压力研究

应用力学学报 2014年第4期31卷 601-605,11页

作者：孔祥伟林元华邱伊婕西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室成都610500 大庆师范学院化学化工学院大庆163000

建立了控压钻井中节流阀阀芯所受的瞬变压力模型,结合差分方法,通过计算机编程对其求解。结果表明:在控压钻井关阀过程中,两步线性关阀比一步线性关阀的手段灵活,减小了系统内的最大瞬变压力;两步关阀可分为两步时间关阀与两步开度关阀... 详细信息

建立了控压钻井中节流阀阀芯所受的瞬变压力模型,结合差分方法,通过计算机编程对其求解。结果表明:在控压钻井关阀过程中,两步线性关阀比一步线性关阀的手段灵活,减小了系统内的最大瞬变压力;两步关阀可分为两步时间关阀与两步开度关阀,两步时间关阀阀芯受到的瞬变压力变化趋势为波动后达最大,两步开度关阀的瞬变压力平稳地增至最大;在10s线性关阀中,两步开度关阀阀芯所受的最大瞬变压力为3.31MPa,两步时间关阀阀芯所受的最大瞬变压力为3.65MPa,一步关阀阀芯所受的最大瞬变压力为4.85MPa,可见两步关阀与一步关阀相比,阀芯受到的最大瞬变压力减小了31.75%。

关键词：阀芯瞬变压力关阀计划开度控压钻井

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串联管道串联阀芯受瞬变压力研究

应用力学学报 2016年第5期33卷 924-928,944页

作者：孔祥伟沈建文史爽敬加强长江大学石油工程学院武汉430000 油气藏地质及开发工程国家重点实验室成都610500 中石化西南工程有限公司钻井工程研究院上海200122

结合成品油停输再启动特性,建立了成品油控制体运动方程、连续方程,提出了串联阀芯流阻系数模型。通过差分方法对其编程求解,以串联管道串联阀芯为例,得出了串联阀芯受瞬变压力变化规律,探讨了停输再启动输油管路瞬变压力震荡衰减问题... 详细信息

结合成品油停输再启动特性,建立了成品油控制体运动方程、连续方程,提出了串联阀芯流阻系数模型。通过差分方法对其编程求解,以串联管道串联阀芯为例,得出了串联阀芯受瞬变压力变化规律,探讨了停输再启动输油管路瞬变压力震荡衰减问题。以一个具体的工程实例进行研究,结果表明:串联管道串联阀芯线性关闭较单阀门线性关闭产生的最大瞬变压力由5.6MPa减至4.3MPa,减少了30.23%;管路瞬变压力震荡过程中,随着流体可压缩性的增大,流体的振幅衰减加剧,在43.2s时间内,瞬变压力最大峰值由4.85MPa减至1.28MPa;双阀门停输再启动中延长任一个阀门启闭时间均可使最大瞬变压力减小;对于相同关阀计划,阀芯流量系数越平缓,阀芯受瞬变压力越小。

关键词：停输再启动串联管道特征线法串联阀芯瞬变压力

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隧道内瞬变压力对既有客运铁路提速影响研究

现代隧道技术 2016年第2期53卷 101-106页

作者：张鹏成都铁路局工务处成都610081

为满足运力要求,成都铁路局计划将辖区内达成铁路既有线运营速度从160 km/h提高到200 km/h;遂成铁路既有线运营速度拟从160 km/h和200 km/h提高到250 km/h。为确保提速后乘客的舒适性,文章利用单维特征线法对列车在隧道中运行时的车内... 详细信息

为满足运力要求,成都铁路局计划将辖区内达成铁路既有线运营速度从160 km/h提高到200 km/h;遂成铁路既有线运营速度拟从160 km/h和200 km/h提高到250 km/h。为确保提速后乘客的舒适性,文章利用单维特征线法对列车在隧道中运行时的车内瞬变压力进行了计算,并与国内标准进行了比较,对提速车型做出了比选,验证了拟提高速度。研究结果表明:(1)从满足舒适度标准的角度考虑,建议选取CRH2型动车组作为运营列车,为此达成铁路及遂成线可分别提速至200 km/h和220 km/h;(2)单线隧道由于净空面积较小,在一定程度上对提速起控制作用,列车在双线隧道中运行时应尽量避免交会以降低瞬变压力超标的可能性;(3)除车速、断面面积的影响外,制定线路提速方案时更应注意运营列车的密封性能,并应坚持"一隧一算"的原则。

关键词：既有客运铁路提速隧道瞬变压力