论文摘要：列车在隧道中运行的空气动力特性研究

随着列车运行速度的提高，其在隧道中运行时的空气动力学问题越来越突出。本文采用计算流体力学软件Fluent对三种头型列车在隧道中单独行驶以及交会过程进行了数值模拟。控制方程为三维粘性可压缩N-S方程，空间离散采用二阶迎风Roe-FDS格式，非定常计算时间离散采用了二阶隐式双时间步。本文首先对单辆列车在隧道中运行时的气动特性进行了研究，从流动形态出发，分析了阻力、压力波、微压波以及列车风的产生机理，探讨了车头形状以及列车运行速度对上述特性的影响。研究表明，与明线环境下相比，列车在隧道中行驶时的阻力增幅在一倍以上；车头进入隧道瞬间产生的压缩波和车尾进入隧道瞬间产生的膨胀波在隧道两端口间不断地反射传播，影响着列车和隧道表面的压力变化；隧道出口外某一位置的微压波幅值与速度的三次方成正比，与其距出口端的距离成反比；列车通过隧道内某一位置时，该处的速度在极短的时间内经历一个由正到负再到正的变化过程, 对隧道内作业人员的人身安全造成不利影响。其次，本文研究了列车在隧道中交会时的空气动力特性，阐述了列车交会压力波的产生机理，探讨了列车车身表面最大压力波幅值出现位置以及车头形状和交会速度对压力波幅值的影响。研究表明，列车头部区域的压力波幅值较大；随着交会速度的提高，压力波幅值明显增大；车头流线型程度越好，压力波幅值越小。

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