城际铁路隧道及地下车站空气动力学效应研究

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当城际列车以很高的速度进入隧道时,隧道内将出现较剧烈的压力波动,产生很明显的空气动力学问题,对隧道内附属结构(隧道洞室防护门、车站屏蔽门、轨顶排热风道混凝土结构等)产生较大的气动压力,影响其结构稳定性。本论文以某城际铁路项目为具体工程依托,采用CFD数值模拟的方法对列车通过隧道和地下车站时压力场分布进行模拟分析。分别对单车通过、两车在隧道内会车、在车站会车三种工况进行模拟,得出各种工况下隧道和地下车站内压力场分布规律和附属设备承受的最大压力值,为后续设计和行车组织提供参考。通过对不同列车运行速度时,三种工况下隧道和车站内压力场进行模拟分析,得出以下结论:1、单车通过时,在隧道入口段,测点压力峰值随着列车进入隧道长度增加而增大,直到列车完全进入隧道为止。隧道截面突变导致隧道内压力波变得很复杂,隧道断面增大以及波的折射、反射和叠加使得测点最大正压力随着距离隧道洞口距离增大而减小。2、两车会车时,隧道内最大压力是隧道会车波与初始压缩波、初始膨胀波叠加的结果。最大压力出现的时刻不是固定的,需综合考虑。会车时,会车段压力为单车通行的2倍左右。3、隧道和地下车站内压力值随着列车速度增大而升高。当列车以250km/h速度运行时,隧道洞室防护门、正线屏蔽门、轨顶排热风道、到发线屏蔽门、轨顶排热风道承受的最大压力值分别为2700Pa、3200Pa、3200Pa、1500Pa、1500Pa。
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