高铁隧道顶部开口缓冲结构微压波缓解规律分析及参数设计研究

摘要

针对目前高速铁路隧道运营所引起的噪声问题，本文对列车时速为350km/h时隧道洞口缓冲结构降低音爆的措施进行研究分析，以无开口缓冲结构的压力梯度为基准，确定每种工况的降低率，最后给出最优方案的计算公式，便于指导设计及施工。主要结论如下:
　　1、顶部单开口缓冲结构最优参数分析
　　(1)顶部单开口缓冲结构随着开口距离的增加，压力梯度首波峰值递减，二次波峰值递增。当开口距离大于15m后，此时压力梯度曲线的峰值基本保持不变，说明压缩波在15m左右时完全形成，并且与开口长度和宽度无关。
　　(2)当开口宽度为2m、3m、4m，随着开口距离的增加，最佳开口长度呈递减趋势，降低率也随着开口距离和开口宽度的增加而降低。所以当开口宽度为2m，开口距离为1m，开口长度为20m时（开口率40％），缓冲结构的降低率最大，达到45.31％。
　　(3)延米降低率随着开口宽度增加而增加，随开口距离减小而减小。所以当开口距离为1m，开口宽度为4m、开口长度为13m时（开口率52％）延米降低率最大，其值为3.08％/m。
　　2、顶部双开口缓冲结构最优参数分析
　　(1)固定第一开口距离，增大第二开口距离，第一开口最佳长度递增，缓冲结构的总长和总降低率都在增大，但是延米降低率却在减小。固定第二开口距离，当增大第一开口距离时，匹配的第一开口长度递减，缓冲结构的总降低率和延米降低率都在减小后。
　　(2)当第一、第二开口距离分别为1m和8m，第一、第二开口长度为12m和3m时，缓冲结构的总降低率最大，达到53.10％;当第一、第二开口距离为1m和6m，第一、第二开口长度分别为10m和4m时，缓冲结构的延米降低率最大，其值为2.46％/m。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 高速铁路发展历程概述

1．1．1 国外高速铁路发展历程

1．1．2 国内高速铁路发展概述

1．2 高速铁路隧道气动效应及国内外研究现状

1．2．1 高速铁路隧道空气动力学问题

1．2．2 国外对于高速铁路空气动力学问题的研究现状

1．2．3 国内对于高速铁路空气动力学问题的研究现状

1．2．4 缓解气动效应的措施

1．3 现有研究的不足

1．4 本文研究内容和方法

1．4．1 研究内容

1．4．2 研究方法

第2章 高铁车-隧空气动力学基本理论与研究方法

2．1 隧道空气动力学理论简介

2．1．1 控制方程

2．2 CFD三维数值模拟方法

2．2．1 CFD主要软件

2．2．2 动网格技术

2．2．3 LES-大涡模拟

2．2．4 初始条件及边界条件

2．3 本章小结

第3章 顶部单开口缓冲结构参数规律分析

3．1 车-隧气动效应数值计算参数

3．1．1 双线隧道断面尺寸

3．1．2 CHR3型机车参数

3．1．3 工况简介

3．2 顶部单开口缓冲结构规律

3．2．1 开口宽度2m气动规律

3．2．2 开口宽度3m气动规律

3．2．3 开口宽度4m气动规律

3．2．4 最优工况规律

3．3 最优参数规律分析

3．4 本章小结

第4章 顶部双开口缓冲结构参数规律分析

4．1 数值计算工况简介

4．2 顶部双开口最优参数分析

4．2．1 数值计算工况

4．2．2 计算结果分析

4．3 最优参数规律分析

4．4 本章小结

第5章 缓冲结构参数设计研究

5．1 顶部单开口缓冲结构参数设计

5．2 顶部双开口缓冲结构参数设计

5．3 本章小结

结论与展望

结论

展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果