高速鐵路隧道氣動效應（簡體書）

《高速鐵路隧道氣動效應》在參考國內外研究成果的基礎上，匯集目前高速鐵路隧道氣動效應最新研究成果，系統介紹高速列車通過隧道所產生的壓力波和微壓波現象及其研究方法和影響因素，並從工程實際應用、試驗研究、數值分析等方面系統介紹三維可壓縮非定常不等墑流動模型及其在簡單和復雜隧道結構中的應用，論述隧道壓力波的特征與防治措施；總結高速列車舒適性問題與國內外標準，以及壓力控制技術和空氣動力學設計與評價方法；歸納洞口微壓波現象、形成機理、防治措施及數值分析方法。 《高速鐵路隧道氣動效應》適合高速鐵路隧道工程、車輛工程及高速鐵路氣動效應等領域的科研、設計、試驗、運營管理和科研院所等相關技術人員及師生參考。

《高速鐵路隧道氣動效應》是一部專注于高速鐵路隧道空氣動力學的專業性著作，有相當的理論水平和較強的工程實用價值。《高速鐵路隧道氣動效應》內容廣泛，既有隧道空氣動力學基本理論的探究，又有大量實車試驗數據的深入剖析；既有數值仿真的分析，又有檢測技術的研究。難能可貴的是，書中列舉了動車組以300～380km／h速度運行時的大量隧道氣動效應測試數據，這在國際上尚屬首次。《高速鐵路隧道氣動效應》結構合理、數據翔實、研究手段多樣、研究內容深入，是一部高速鐵路隧道空氣動力學方面難得的佳作。

1緒論
1.1國內外高速鐵路發展現狀
1.2國內外高速鐵路隧道氣動效應研究現狀
1.2.1國內外高速鐵路隧道概況
1.2.2高速鐵路隧道氣動效應涉及的科學問題
1.2.3高速鐵路隧道空氣動力學國外研究現狀
1.2.4高速鐵路隧道空氣動力學國內研究現狀
1.2.5高速鐵路隧道氣動效應研究方法
1.3隧道空氣動力學術語
2高速鐵路隧道空氣動力學理論
2.1隧道空氣動力學理論簡介
2.2高速鐵路隧道氣動效應理論
2.2.1車內與隧道內瞬變壓力
2.2.2洞口微氣壓波
2.2.3隧道內列車風
2.2.4列車空氣阻力
2.2.5氣動噪聲
3高速鐵路隧道氣動效應數值模擬計算
3.1高速鐵路隧道氣動效應數值模擬方法
3.1.1數值模擬主要方法
3.1.2數值模擬的基本控制方程
3.1.3數值模擬主要軟件簡介
3.2高速鐵路隧道氣動效應數值模擬關鍵技術
3.2.1動網格技術
3.2.2滑移網格理論
3.2.3車體表面附面層處理技術
3.3高速鐵路隧道氣動效應數值模擬計算過程
3.3.1數值模擬前處理
3.3.2數值模擬過程
3.3.3計算工況及后處理
3.4高速鐵路隧道氣動效應優化技術
3.4.1代理模型技術
3.4.2多學科敏度分析
3.4.3多學科設計優化環境
4高速鐵路隧道氣動效應測試技術
4.1測試內容
4.2測試方法
4.3測點布置
4.4測試設備
4.4.1傳感器性能的主要指標
4.4.2傳感器選取原則
4.4.3傳感器動態標定
4.4.4數據采集系統
4.4.5無線傳輸與控制系統
4.5評判標準
4.6關鍵測試技術
4.6.1長大隧道氣動效應測試技術
4.6.2非恒定流空氣附加阻力測試技術
4.6.3附屬設施氣動力測試技術
4.6.4動車組隧道內高速交會測試技術
5高速鐵路單洞雙線隧道氣動效應測試分析
5.1動車組車體內外壓力測試及變化規律
5.1.1車內外瞬變壓力隨車速的變化規律
5.1.2氣動壓力與隧道長度的關系
5.1.3氣動壓力與隧道交會位置的關系
5.1.4車體兩側壓差對比分析
5.1.5不同類型動車組隧道氣動效應的對比分析
5.1.6小結
5.2隧道內瞬變壓力測試及變化規律
5.2.1列車速度與瞬變壓力關系
5.2.2車型對瞬變壓力的影響
5.2.3單列通過隧道與隧道內交會時瞬變壓力關系
5.2.4隧道長度與瞬變壓力關系
5.2.5隧道內瞬變壓力與車內壓力的對比分析
5.2.6輔助坑道對瞬變壓力的影響分析
5.2.7小結
5.3高速鐵路隧道洞口微氣壓波測試及變化規律
5.3.1列車速度與微氣壓波關系
5.3.2隧道長度與微氣壓波關系
5.3.3空間立體角對隧道洞口微氣壓波的影響
5.3.4不同緩沖結構對隧道洞口微氣壓波影響分析
5.3.5輔助坑道對微氣壓波的影響分析
5.3.6單列動車組通過隧道與交會時洞口微氣壓波關系
5.3.7小結
5.4高速鐵路隧道內列車風測試及變化規律
5.5高速鐵路隧道內列車阻力測試及變化規律
5.6高速鐵路氣動效應對隧道內附屬設施的影響
6高速鐵路單線雙洞隧道氣動效應測試分析
6.1高速鐵路單線雙洞設計原則
6.2.10號特長水下隧道氣動效應測試分析
6.2.110號隧道簡介
6.2.2現場試驗概況
6.2.3測試數據分析
6.311號特長山嶺隧道氣動效應測試分析
6.3.111號隧道簡介
6.3.2現場試驗概況
6.3.3測試數據分析
7成果及展望
7.1高速鐵路隧道氣動效應研究成果
7.1.1理論研究成果
7.1.2試驗研究成果
7.2高速鐵路隧道氣動效應需要深化研究的科學問題
參考文獻

（4）減緩措施
①優化列車頭部形狀，采用流線型，包括增加流線型頭部長度，合理設計流線型頭部俯視形狀等。
②相鄰車輛連接部位采用外風擋結構，將車體連接部分的外表面延伸，使得兩車體外表面間距縮小，以減弱氣流分離及沖刷強度，減小列車空氣壓差阻力。
③整列車用同一斷面形狀的車輛編組，并采用光滑的車身和平齊的門窗，以減小列車空氣摩擦阻力。
④綜合考慮工程造價、實際運營等因素，確定合理的隧道阻塞比。
2.2.5氣動噪聲
（1）產生機理
行駛中的列車和空氣發生相互作用，在列車外部形成復雜的繞流場。由于列車外形的復雜性，氣體流動多是不平順的，在列車車身表面的拐角處會發生流動分離現象，形成復雜的渦流流動，正是這些復雜的渦流流動產生了很高的脈動壓力，進而誘發了極大的振幅和頻率雜亂的聲音，即為氣動噪聲。
早期的電力牽引車組的噪聲主要來自輪軌噪聲和受電弓摩擦及放電噪聲，隨著機車的更新與技術進步，該類噪聲大大減少。對于高速列車氣動噪聲，其產生的原因較為復雜，但主要產生于列車表面裝置和特殊結構的特定位置。現有研究結論表明，不同位置的氣動噪聲，其產生機理也不同，大致可歸納為由于氣流流經結構部件表面產生的噪聲和湍流流動產生的噪聲兩大類，前者包括：受電弓、車輛連接處、車頂百葉窗、轉向架和空調通風設備；后者包括車身表面的渦流附面層、頭車邊界層的分離和尾車的非穩態尾流。
①受電弓
在受電弓處產生氣動噪聲的機理是：構成受電弓的各種桿件引起非穩態氣流，進而形成周期性的渦旋脫落，從而產生噪聲。它有如下的特點：隨速度的增加以速度的6次方成比例增大，與列車氣動噪聲一致；列車前部機車上的受電弓氣動噪聲大；其頻率成分以300～600 Hz的低頻帶為主。