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高速列车突入隧道洞口时流场的可视化研究

琚娟  
【摘要】: 高速列车突入隧道时隧道洞口的流场是一个复杂的三维、可压缩、非定常的紊流流场。它是由无限边界向有限边界过渡的一个流场,既不同于风洞试验中的有限边界流场,也不同于火箭、飞机所在的无限边界流场。这个流场的研究是解决其它隧道空气动力学问题的基础和前提,它们的研究方法和研究成果,直接关系到高速列车在隧道中运行的空气阻力的确定、列车头部形状的研究、长大隧道的通风问题以及出口微压波问题的研究。 本文从模型试验、流动显示可视化和数值计算可视化三个方面,对高速列车突入隧道时洞口流场进行了可视化研究。模型试验给出了洞口附近有限个点的压力测试数据,流动显示给出了洞口附近有限个面的速度测试数据,用这两个方面的测试数据对数值计算可视化的边界进行标定,从而通过数值计算将对洞口的压力和速度的研究扩展到整个隧道洞口附近的流场这个场的范围。通过对这个流场的可视化,使我们对洞口附近的复杂流场有一个直观的了解,得出了高速列车从明线上到隧道洞口,再到隧道内时,隧道洞口附近的压力场和速度场可视化结果,这有助于我们探索洞口复杂流场形成的物理机制,从而为我们进一步发现新的隧道空气动力学问题,建立新的隧道空气动力学概念和物理模型提供依据。


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