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1、高速铁路隧道空气动高速铁路隧道空气动力学力学n n隧道空气动力学：隧道空气动力学：是指高速列车通过隧道时，所是指高速列车通过隧道时，所诱发的一系列与空气动力学相关的物理现象而逐诱发的一系列与空气动力学相关的物理现象而逐步形成的一门分支学科。高速铁路空气动力学问步形成的一门分支学科。高速铁路空气动力学问题可以分为明线题可以分为明线空气动力学和隧道空气动力学问空气动力学和隧道空气动力学问题两大部分题两大部分 。两者的区别：两者的区别：明线：列车气动阻力；横向风下列车气动特性；明线：列车气动阻力；横向风下列车气动特性；列车表面压力分布；列车空气绕流。什么是隧道列车表面压力分布；列车空气绕流。什么是隧
2、道空气动力学问题？空气动力学问题？(最常见的最容易感觉的：耳膜不适；列车风最常见的最容易感觉的：耳膜不适；列车风)、产生隧道空气动力学问题的根本原因n n产生空气动力学问题的原因比较多，但最根本的原因就是列车速度过高，隧道净空断面面积比较小造成的。4、隧道空气动力学的特性n n当列车驶入隧道瞬间，由于空气的压缩性及列车当列车驶入隧道瞬间，由于空气的压缩性及列车壁和隧道壁限制了空气侧向流和向上流的空间壁和隧道壁限制了空气侧向流和向上流的空间(造成列车前方的空气压力突然升高，产生压缩波。造成列车前方的空气压力突然升高，产生压缩波。被列车排挤的另一部分空气则通过环状空间向列被列车排挤的另一部分空气则
3、通过环状空间向列车后方流动。随着列车的进一步驶入隧道，环状车后方流动。随着列车的进一步驶入隧道，环状空间长度逐步增大，使车前隧道空间的空气压力空间长度逐步增大，使车前隧道空间的空气压力继续升高，即压缩波的强度继续增大，直到列车继续升高，即压缩波的强度继续增大，直到列车全部进入隧道为止。该波以声速向前传播。波前全部进入隧道为止。该波以声速向前传播。波前方的空气流速为零，而波后方的空气以一定的流方的空气流速为零，而波后方的空气以一定的流速随着列车向前流动。压缩波传播到出口后，一速随着列车向前流动。压缩波传播到出口后，一部分以膨胀波形式反射回来，另一部分以微气压部分以膨胀波形式反射回来，另一部分以微
4、气压波形式传出隧道出口。波形式传出隧道出口。）当列车尾端进入隧道后，由于车尾产生的负压低）当列车尾端进入隧道后，由于车尾产生的负压低于大气压力，原先经过环状空间流到隧道入口外于大气压力，原先经过环状空间流到隧道入口外的空气改变流向，流入列车后方的隧道空间，而的空气改变流向，流入列车后方的隧道空间，而且隧道外的空气也流入该空间。由于经环状空间且隧道外的空气也流入该空间。由于经环状空间流入车后隧道空间的空气流量小于列车所排挤开流入车后隧道空间的空气流量小于列车所排挤开的空气流量，于是在列车尾端形成了低于洞口外的空气流量，于是在列车尾端形成了低于洞口外大气压的压力，即产生膨胀波，该波沿隧道以声大气压的压力，即产生膨胀波，该波沿隧道以声速向出口方向传播。传播到出口端后，大部分以速向出口方向传播。传播到出口端后，大部分以压缩波形式反射回来，沿隧道长度方向向进口端压缩波形式反射回来，沿隧道长度方向向进口端传播。传播。n n3）由于壁面摩擦不断消耗波的能量，以及波在隧道两端和列车两端处多次反射和传递使得压缩波和膨胀波相互重叠，所以压缩波和膨胀波的强度逐渐衰减。同时，各种传递波和反射波的叠加，形成了隧道内空气压力随时间变化而波动。