高速铁路隧道空气动力学.pptVIP

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控制措施二 对于既有线路上,隧道已经建成,无法扩大断面,所以必须在不改变隧道断面积的情况下,来予以解决。 经过多年的研究和探索以及大量的理论和实验研究,人们已经有了许多减小压力波和噪声的方法。解决方法主要分为两种: 修建附属构筑物的改造措施: 无开口全封闭缓冲结构 有窗口的缓冲结构 开槽式缓冲结构 人为控制车内压力 当前第30页\共有80页\编于星期三\13点 无开口全封闭缓冲结构 D 当前第31页\共有80页\编于星期三\13点 缓冲结构降低微气压波的效果 L11 L21 L31 L21 L22 L32 L31 L32 L33 第一个标记代表缓冲结构长度选项;第二个标记代表缓冲结构入口面积选项。 直线为母线的缓冲结构形式可以将微气压波降低到30%左右。 当前第32页\共有80页\编于星期三\13点 有窗口的缓冲结构 开窗式隧道缓冲结构模型 63 68 15 31 32 15 15 15 32 140 15 25 窗口 单位:mm; 比例:1/143 列车突入侧洞口 对于有窗口的缓冲结构,需确定合适的窗口面积的大小。窗口部分设在缓冲结构的侧面,其长度可以等于或小于缓冲棚全长。同全封闭式的缓冲结构相比,带窗口的缓冲棚具有更好的降压效果。该缓冲结构可以将微气压波降低到无缓冲结构时的0.45。 当前第33页\共有80页\编于星期三\13点 开槽式缓冲结构 开槽式缓冲结构的横截面积与隧道截面相同,通过在缓冲结构顶部开槽,起到缓冲作用,可将微压波峰值降至20-30%。 当前第34页\共有80页\编于星期三\13点 人为控制车内压力 通风系统通过调节风流的进入和排出,从而实现对车内压力的调节。K.Akutsu等人对此方法进行了研究,用风机来调节压力,消除瞬变压力所造成的危害。它只能消除列车内部的压力变化,不能削减对周围环境的影响。 但是,该方法仍然存在一定的问题。首先,它对列车的气密性要求较高。它的首要目的就是调节列车内外的压差。气密性差,就无法实现对车内压力的调节。实际上,正是由于气密性差才会引起列车在进出隧道时,引起车内的压力变化。 当前第35页\共有80页\编于星期三\13点 5.4、实验方法的研究 实验室方法 研究高速列车的实验方法主要有水槽式、发射式及小型列车模型实验装置,还有现场实测方法。 现场实验法 当前第36页\共有80页\编于星期三\13点 5.4.1 水槽法 水槽法是在二十世纪六十年代中期在美国兴起的。当时,美国的一些技术人员利用可压缩气体与自由表面流体的相似性,采用水作为工作流体来研究高速列车通过隧道的问题。这种方法的优点是高速运行的列车可以用很低的速度来模拟。然而,考虑到很浅的水深,实验结果是令人失望的。 当前第37页\共有80页\编于星期三\13点 1 5 3 4 2 6 7 8 9 10 1.测控计算机 2.监测计算机 3.视频分配器 4.反光镜 5.缝隙光源 6.CCD镜头7. 模型列车 8. 模型隧道 9.驱动电机 10 浅水槽. 西南交大水槽法模型实验装置示意图 当前第38页\共有80页\编于星期三\13点 5.4.2 小型列车模型实验装置 为了保证模型可靠实用,根据雷诺相似性,要求模型的尺寸不能小于1/36。同时,模型的速度与全尺寸列车的速度相同。根据这些限制条件,英国的C. W. Pope建造了1/25的小比例列车模型实验装置,模型的车速达到55m/s,模型的质量为10kg。 当前第39页\共有80页\编于星期三\13点 英国建成的模型实验台 当前第40页\共有80页\编于星期三\13点 5.4.3 发射式列车模型实验装置 日本的小沢智采用长30mm的铝管(前头为半圆形)模拟列车,以橡胶弹弓方式发射,实验时的速度通常为25m/s。 在佐宗章弘介绍的改进模型中,采用的尺寸相似比为1/300的模型,以压缩空气为动力。发射式列车模型,发射速度可达到100m/s。 当前第41页\共有80页\编于星期三\13点 佐宗章弘 7 6 5 4 3 1 2 8 1.高压气体存储室;2.加速管 3.列车助推片脱离装置 4.敞开段5.入口 6.实验隧道段 7.出口 8.回收装置 图3 列车突入隧道模型实验装置 当前第42页\共有80页\编于星期三\13点 日本的 S.Ozawa 当前第43页\共有80页\编于星期三\13点 5.4.4 国内压缩空气式高速列车模型实验系统 实验台的设备配置 高速列车模型实验测试系统 列车模型实验 当前第44页\共有80页\编于星期三\13点 实验台的设备配置 1. 发射炮 2. 列车加速片回收机构 3. 实验台基座 4. 隧道

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