铁路隧道出口微压波问题的数值模拟

摘要

采用有限体积法和TVD性质的差分格式相结合求解轴对称欧拉方程的方法对高速列车通过隧道时在隧道出口区域产生的微压波问题进行了数值研究.通过该数值方法计算得到的结果和国外试验量测结果符合良好,表明该方法能够比较精确地模拟这一现象.通过该数值方法对相关影响因素进行了研究.研究结果表明,隧道出口处挡板的位置和直径大小对于微压波压力峰值的空间分布具有重要影响.文中针对到达隧道出口附近的压缩波为弱冲击波的情况,给出了隧道出口处设无限大挡板和不设挡板时微压波压力峰值的空间分布图.文中提出了用于计算出隧道出口处微压波的压力峰值的公式.该公式表明,微压波的压力峰值与测点到隧道出口中心之间的距离以及测点与隧道出口中心之间的连线和隧道轴线所形成的夹角密切相关.文中的研究结论和方法可为制定微压波减缓措施提供重要依据.