磁悬浮列车通过隧道的空气阻力问题分析

来源 :同济大学工程力学与技术系 同济大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:frjazz
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高速磁悬浮列车通过隧道时的一个重要的工程实际问题是空气 阻力问题。本文首先从空气动力学基本原理出发,按非恒定粘性流动 模型分别建立了磁悬浮列车通过无竖井、单竖井和双竖井三种不同类 型隧道时列车侧向风速满足的微分方程,并且对方程解的存在性和唯 一性进行了证明,为数值方法的可行性提供了理论依据。然后,根据 原朝茂阻力计算模型分别推导出了列车通过三种隧道的整个过程的 阻力计算方法。以侧向风速满足的微分方程为基础,用精度比较高的 四阶Runge-Kutta方法求出其数值解及其一阶微分的数值解,并代入 列车空气阻力的计算公式中,得到了阻力随时间变化的数值解。通过 阻力结果分别与实测结果和三维数值模拟结果的比较,发现三者吻合 程度比较理想。最后,通过对隧道截面积、隧道长度、列车速度、列 车长度、竖井截面积、竖井长度及竖井位置等影响磁悬浮列车通过隧 道时空气阻力的各种因素的分析以及三种类型隧道中阻力计算结果 的比较,提出了一些合理的解释和建议,为隧道减阻设计和列车行车 安全措施制定提供了依据。 关键词: 隧道;竖井;磁悬浮列车;空气阻力;侧向风;非恒定流
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