全封闭设备舱对隧道内160 km/h地铁气动声源影响#br#

随着地铁列车速度提升至160 km/h，隧道环境下地铁列车表面气动激励显著增强。应用大涡模拟对隧道内160 km/h 地铁列车脉动流场结构和表面气动噪声源进行数值仿真，定量评估全封闭设备舱设计对地铁列车气动声学性能的优化效果。结果表明：全封闭设备舱设计能够疏导车底气流，使车底气流更多集中在转向架舱两侧溢出，同时引起车下主要涡结构尺度增大。对应的，列车整车车体气动噪声源能量减小约2.9 %；其中头车、中车1 分别增大5.7 %和9.4 %，中车2 和尾车分别减小4.2 %和13.8 %，各节车体声源能量分布更加均匀；列车高频声源能量减小，整车800 Hz峰值频谱能量减小约4.0 %。研究成果将为160 km/h地铁列车气动降噪设计提供参考。     

高速列车过隧道对弓网动力学影响分析

为研究高速列车通过隧道时产生的受电弓空气动力学效应对弓网动力学性能的影响,分别建立了受电弓/高速列车空气动力学仿真模型和弓网耦合系统动力学模型。采用滑移网格技术实现了高速列车运动,通过有限体积法求解三维瞬态可压缩Navier-Stokes方程和 两方程湍流模型,计算了列车速度为350km/h通过隧道时受电弓的气动抬升力,对考虑和未考虑列车通过隧道产生的受电弓气动抬升力作用时的弓网动力学响应进行了对比分析。计算结果表明,受电弓气动抬升力在隧道入口和出口时出现峰值,隧道内的气动抬升力较明线上大;通过隧道时产生的受电弓气抬升力变化对弓网接触压力和接触线抬升位移具有显著影响,导致受流质量变差。     

地铁全封闭声屏障阻塞工况自然通风效果模拟研究

全封闭声屏障的设计可有效减小地铁列车在高架线上运行产生的噪声.针对北京某地铁线路高架段的全封闭声屏障结构,采用三维数值模拟计算的方法,对列车阻塞工况该高架段全封闭声屏障顶部不同开口下的自然通风效果进行模拟研究.结果表明:全封闭声屏障顶部不开口时,阻塞工况声屏障内空气平均温度最高可达70℃,不满足设计要求;相同开口率下,...     

600 km/h高速磁浮列车明线交会横向气动性能

采用三维、非定常、可压缩RANS方程和k-ωSST湍流模型及重叠网格技术的数值仿真方法,对我国600 km/h高速磁浮列车明线交会横向气动性能进行研究.展示了明线交会过程中列车表面的压力变化特性,揭示了列车侧向气动力、偏航力矩和侧滚力矩的变化规律,分析了车体横向摆动和侧滚原因,研究了车速对横向气动性能的影响规律.结果 ...     

横风下高速列车突入隧道瞬变压力及列车风

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。     

低真空管道磁悬浮列车温度场数值计算

为了研究低真空管道磁悬浮列车表面温度随着列车运行速度和管道真空度变化的分布及变化规律,本文采用计算流体力学(CFD)数值计算的方法,研究了常导式(EMS)磁悬浮列车在低真空管道中高速运行条件下,车厢表面、设备舱表面和悬浮及导向电磁铁表面的温度分布。建立了包含设备舱、悬浮导向电磁铁和长定子轨道等发热热源的低真空管道磁悬浮列车的简化三维模型,研究了在低真空环境下,管道阻塞比为0.2时,列车运行速度和管道真空度对车上发热设备散热性能的影响。计算结果表明,列车底部发热设备温度从头车开始,沿着车身向后逐渐升高,在列车中间段达到最大,而后在尾车流线型区域逐渐降低;在真空度为0.01 atm,列车运行速度为800 km/h时,悬浮导向电磁铁存在超温现象,表面最高温度达到454 K。研究结果可以为低真空管道磁悬浮系统的设计提供理论依据。     

地铁列车振动对颐和园北宫门古建筑木结构影响的实测与分析

针对地铁运行对木结构古建筑的影响这一问题，本文以颐和园北宫门和北京市地铁4号线为研究对象，采用ABAQUS建立了列车-隧道-土层-木结构古建筑耦合模型。通过与现场实测结果对比，验证了有限元模型的精度，并系统地研究了地铁运行时地铁线路与古建筑之间的夹角、列车速度对木结构古建筑振动的影响。结果表明：场地地表与北宫门结构的振动强度的模拟结果与实测结果基本一致，实际工况下北宫门的振动响应满足限值要求；地铁线路与临近木结构古建筑长轴方向夹角为0°时，结构振动强度最大，且对于不同夹角，振动最强烈的均为距地铁线路最近的结构柱；随着列车速度的增大，木结构古建筑的振动强度显著增大，与车速60 km/h时相比，车速为80 km/h时结构的振动幅度增加了19.67%。     

400 km/h速度下转向架气动噪声特性研究

运用STAR-CCM+软件对400 km/h速度下高速列车转向架区域流场和气动噪声进行模拟,分析转向架区域流场结构;不同位置转向架气动噪声的差异;转向架组成部件对气动噪声的贡献量及其频谱特性与空间分布。结果表明,头车第一个转向架舱内气流湍化程度最高,是转向架系统中最主要的气动声源。位于转向架舱外直接受到来流冲击的部件辐射的气动噪声是转向架气动噪声的主要来源,而位于转向架舱内或被裙板遮挡的部件对转向架气动噪声贡献量很小。转向架气动噪声属于宽频噪声,但500 Hz以下的低频部分的声压级幅值远高于其他频段。转向架气动噪声具有明显的指向性。横向距离大于5 m时,声压级近似符合单个偶极子声源的远场衰减特性。在距离地面垂向高度1 m～6 m范围内,声压级随高度增加近似成线性关系减小,声压级的衰减主要发生在400 Hz以上频段。     

屏蔽门系统地铁隧道空气温度分布特性研究

利用SES计算软件分析了屏蔽门系统地铁隧道内的空气温度分布特性,讨论了列车停车位置、加减速率大小、轨道排热系统和列车行车对数对温度分布以及最高温度位置的影响。结果表明:地铁隧道内的空气温度呈现相似的变化规律,左、右线隧道温度分布基本相同;隧道最高温度出现在距出站端0~12m的轨行区,并主要受到列车停车位置和加、减速率的影响;列车行车对数从10对/h增加到30对/h最高温度的平均值增加4.49℃,设置轨道排热系统的情况下隧道最高温度的平均值下降2.83℃。     

裙板结构对市域列车车外噪声的影响分析

为了研究裙板结构对市域列车车外噪声的降噪效果,基于声线跟踪法,建立4节编组的车外噪声仿真模型.考虑车辆的主要噪声源,包括轮轨噪声、气动噪声、辅助设备噪声等,同时考虑影响车辆振动和噪声的关键边界条件,包括列车结构、桥梁结构、地面声反射等,计算列车140 km/h匀速运行时的车外通过噪声,并进一步研究车厢底部不同位置安装半...     

市域铁路列车高速越行时入口段隧道和车站屏蔽门压力变化研究

以市域铁路嘉闵线入口段隧道和迎宾三路站为例,研究有无列车停靠车站时,列车从隧道入口以160km/h速度突入隧道并越行通过车站时区间隧道和屏蔽门的压力变化。研究结果表明：无列车停站时,列车突入隧道入口段U型槽产生的初始压缩波传播到入口段隧道,引起的最大正压可达1215Pa;由于车站左端活塞风井的泄压作用,初始压缩波传到屏蔽门上最大正压仅440Pa;而列车通过右端活塞风井产生的压缩波传播到车站后的区间隧道时,最大正压可达1450Pa。有列车停站时,车站前后区间隧道内压力波幅值几乎无变化,但屏蔽门上压力略有上升,压力波幅值增加在10%内。     

空场及有车状态下隧道混响特性预测分析

隧道混响是隧道内列车噪声显著的关键因素,对混响特性进行预测分析有助于隧道内的降噪研究。采用脉冲响应积分法测试空场隧道混响时间,利用虚源法建立隧道壁面吸声系数数值计算模型,反推隧道壁面的吸声系数,将其输入给基于声线跟踪原理建立的隧道内声场响应预测分析模型,以混响时间和D/R比（Direct/Reverberant ratio）详细分析隧道内车体表面声场的混响特性。结果表明：隧道壁面吸声系数经验值与反推计算结果有较大差异,低于400 Hz频段经验值高于计算值,而高于400 Hz频段则反之。在车底响应面声源中心区域内直达声场强于混响声场,车底响应面的混响声场强度高于车顶响应面。混响时间均匀度从高到低的响应面分别为：车底、车顶、侧面,空场状态响应面上的平均混响时间明显高于有车状态下,其中车底响应面的最低。     

低真空管道磁浮系统结构参数优化理论研究北大核心CSCD

针对低真空管道磁浮系统结构参数设计存在的问题和不足,提出了一种基于正交理论和流体力学仿真相结合的参数设计方法,采用多因素正交试验方法,以列车气动阻力为评价指标,研究阻塞比、管道压力和运行速度对列车气动阻力的影响趋势,并采用极差分析和方差分析,确定各因素影响的主次顺序以及不同因素对列车气动阻力影响的显著性,获得最佳参数方案。试验结果表明:阻塞比对列车气动阻力的影响程度最大,管道压力的影响程度最小,且阻塞比和运行速度对列车气动阻力的影响最显著,管道压力不显著,获得较优的方案为阻塞比取0.1、运行速度取600 km/h、管道压力取700 Pa,优化结果将为低真空管道磁浮系统设计提供理论依据。     

高速动车组受电弓气动噪声数值仿真分析

随着我国高铁的不断提速,列车运行时所产生的气动噪声占总声压强的比例也越来越大,不仅影响车厢内乘客的乘坐舒适度,还可能对铁路沿线区域周边环境带来噪音污染。为此建立高速动车组"受电弓-绝缘子"仿真模型,求解列车不同运行速度下受电弓表面噪声频谱特性,分析受电弓周围空间环境的噪声分布情况。分析得出:当列车以300 km/h时速运行时,受电弓产生的气动噪声在列车周边25 m外最大声压级为99.3 d B。以上结论为抑制列车气动噪声提供了理论依据。     

二级公路隧道照明设计中采用40km/h设计速度的重要性及可行性分析

结合某隧道照明设计实例,通过对隧道照明在60km/h、40km/h设计速度下,灯具、过渡段长度等的不同配置进行分析比较,得出二级公路隧道照明设计采用40km/h设计速度的重要性及可行性。     

低真空管道磁浮系统结构参数优化理论研究

针对低真空管道磁浮系统结构参数设计存在的问题和不足,提出了一种基于正交理论和流体力学仿真相结合的参数设计方法,采用多因素正交试验方法,以列车气动阻力为评价指标,研究阻塞比、管道压力和运行速度对列车气动阻力的影响趋势,并采用极差分析和方差分析,确定各因素影响的主次顺序以及不同因素对列车气动阻力影响的显著性,获得最佳参数方案。试验结果表明:阻塞比对列车气动阻力的影响程度最大,管道压力的影响程度最小,且阻塞比和运行速度对列车气动阻力的影响最显著,管道压力不显著,获得较优的方案为阻塞比取0.1、运行速度取600 km/h、管道压力取700 Pa,优化结果将为低真空管道磁浮系统设计提供理论依据。     

地铁环境内的通风效率对室内空气品质的影响

维持地铁环境中的空气清洁对乘客来说是非常重要的。尽管地铁站的屏蔽门（PSD）可以很好地改善地铁站内空气品质,但地铁隧道内的空气品质却仍然很差,隧道内CO2浓度和颗粒物（PM）值均较高。增加列车运行的频率和数量,均会导致地铁环境内的空气品质变差。因此,为获得更好的空气质量,地铁隧道的通风系统需要进一步改进。数值分析是一种有效的方法,可用来分析地铁双轨隧道通风系统的性能。本文对位于韩国首尔的地铁双轨隧道系统进行了数值模拟,采用ANSYS CFX软件对列车正常运行时隧道内的气流进行了非定常计算。分别针对一辆列车在隧道里运行,或者两辆列车同时运行时,对隧道内的气流进行了模拟研究。当所有的竖井用于自然通风时,分析了隧道里的活塞效应。结果表明,竖井送风对隧道内污染气体稀释以后,通过机械通风井排出;当双轨隧道内仅有一辆列车运行时,供气量和排气量是平衡的;当同时有两辆列车相向运行时,隧道内的污染空气浓度很高,且竖井里没有电力供应时,所有的竖井用于自然通风。车站门被打开时,停留在隧道内的污染空气就会进入车站站台。     

市域铁路隧道轨侧设备所受瞬态气动力的变化特征

市域铁路高速度和高行车密度的运行方式,易造成隧道内设备的疲劳破坏,也有可能导致固定螺栓等安装结构件的损坏与脱落,从而给行车安全带来隐患。论文基于某市域铁路工程,建立了列车经过隧道的三维CFD数值计算模型,研究了列车高速通过单线隧道时轨侧设备所受的气动力,并分析了气动力的特征及变化机理。研究结果表明当列车以140km/h通过单线隧道时,窄体和宽体电源箱所受得到的最大纵向力分别为54.6N和125.1N;隧道内不同位置处电源箱所受的纵向力均大于横向力和垂向力;轨侧设备所受气动力的极值主要由列车绕流引起的。     

车速对曲线段组合式道床系统振动特性影响分析

为研究地铁车速对曲线段组合式道床系统振动特性的影响,对比分析地铁列车平均车速为20 km/h、40km/h 和60 km/h 工况下,曲线段组合式道床系统时域和频域的现场测试结果,分析结果表明：行车速度对曲线段组合式道床系统轨道结构垂向位移影响不大;低轨侧的轨道结构时域振动幅值均大于高轨侧;车速由20 km/h 增至60 km/h时,曲线段组合式道床系统低轨侧钢轨、轨道板和隧道壁的垂向振动加速度幅值分别提升14.7 dB、7.6 dB和8.6 dB,高轨侧幅值分别提升12.2 dB、8 dB 和8.4 dB;车速的提高主要增大了轨道结构63 Hz 以下和250 Hz 以上频段的振动,对80～200 Hz频段的振动影响不大;谐振盖板阻尼谐振器能降低组合道床在20～40 Hz频率范围内的垂向振动;车速为60 km/h时,组合式道床系统结构在1 Hz～25 Hz频段的振动显著增加,具体原因有待进一步研究。     

时速400 km高速列车转向架区域气动噪声控制

气动降噪控制对高速列车运行环保性和乘坐舒适性至关重要.以某时速400 km高速列车1∶8缩比模型为研究对象,建立了基于转向架舱前缘、侧缘、后缘3种策略的6种气动降噪控制方案.通过大涡模拟得到非定常流场和气动噪声源项,采用FW-H方程和声扰动方程计算远场和近场噪声,得到不同控制方案对远场噪声、近场噪声的控制效果和影响频域...