高速列车过特长双线隧道时列车及隧道表面所受静压的数值模拟分析方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108763806A(43)申请公布日2018.11.06(21)申请号201810572539.2(22)申请日2018.06.07(71)申请人谢红太地址730070甘肃省兰州市安宁区安宁西路88号兰州交通大学(72)发明人谢红太(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图5页(54)发明名称高速列车过特长双线隧道时列车及隧道表面所受静压的数值模拟分析方法(57)摘要本发明提供了一种高速列车过特长双线隧道时列车及隧道表面所受静压的数值模拟分析方法。本发明技术方案如下：以某型350km/h高速列车过隧道为雏形，利用CATIA软件设计建立流线型头车及中间车模型，同时导入到SolidWorks软件环境中并搭建特长隧道模型；将创建完成的列车—隧道三维数字化模型转换到SolidWorksFlowSimulation模块中，设定相关计算参数及边界条件建立列车—隧道有限元模型；进行车体与隧道内轮廓表面静压的分布及压力波动对比计算分析。CN108763806ACN108763806A权利要求书1/2页1.一种高速列车过特长双线隧道时列车及隧道表面所受静压的数值模拟分析方法，其特征在于：所述方法利用CATIA软件设计建立流线型头车及中间车模型，同时导入到SolidWorks软件环境中并搭建特长隧道模型；将创建完成的列车—隧道三维数字化模型转换到SolidWorksFlowSimulation模块中，设定相关计算参数及边界条件建立列车—隧道有限元模型；进行车体与隧道内轮廓表面静压的分布及压力波动对比计算分析，具体分析方法包括以下步骤：1）高速列车及特长隧道的模型创建，利用CATIA软件设计建立流线型头车及中间车模型，装配成头车加中间车加头车的3辆编组的模式，同时导入到SolidWorks软件环境中并搭建特长隧道模型；2）建立高速列车过隧道有限元模型，将创建完成的列车—隧道三维数字化模型转换到SolidWorksFlowSimulation模块中，设定相关流体计算参数及边界条件建立列车—隧道有限元模型；3）车体表面静压分布及压力波动对比计算分析，在标准大气压强下，进行数值模拟计算；4）隧道内轮廓静压分布及压力波动对比计算分析，在标准大气压强下，进行数值模拟计算；所述步骤3）中车体表面静压分布及压力波动对比计算分析的步骤如下：31）计算高速列车表面静压，以云图的图解方式表示；32）分别提取列车从车头到车尾纵向中间对称面上流固接触线；33）模拟计算该对称面流固接触线上的静压值，并以列车模型纵向位置点为横坐标，静压值为纵坐标，绘制列车过双线隧道时中部表面纵向静压随位置的变化波动趋势；34）分别在列车左右两侧车体流固接触表面的相同对称位置上各提取一条压力测试线；35）分别模拟计算该列车左右两侧车体流固接触表面上提取的压力测试线上的静压值，并以列车模型纵向位置点为横坐标，静压值为纵坐标，在同一坐标系中绘制列车过双线隧道时左右两侧车体流固接触表面压力波动对比趋势；所述步骤4）中隧道内轮廓静压分布及压力波动对比计算分析的步骤如下：41）取高速列车所在隧道段为研究对象，并模拟计算该隧道段内轮廓表面静压分布情况，以云图的图解方式表示；42）分别在隧道段内轮廓表面列车所在一侧等距提取（l1，l2，l3，l4）4条测试线，在无列车一侧等距提取（k1，k2，k3，k4）4条测试线和中部1条测试线（l0），所述9条测试线沿列车长度方向均匀平行等长，分别关于列车纵向横向对称面对称布置，测试长度取1.5L（L为3辆编组的高速列车几何模型全长）；43）分别模拟计算所述9条测试线上的静压值，首先选取（l0，l1，l2，l3，l4）5条测试线为研究对象，以隧道模型纵向位置点为横坐标，静压值为纵坐标，绘制列车过双线隧道时列车所在隧道一侧内轮廓表面静压分布规律及变化趋势；44）选取（l0，k1，k2，k3，k4）5条测试线为研究对象，以隧道模型纵向位置点为横坐标，静压值为纵坐标，绘制列车过双线隧道时无列车的隧道一侧内轮廓表面静压分布规律及变化趋势；2CN108763806A权利要求书2/2页45）选取（l4，k4）2条测试线为研究对象，以隧道模型纵向位置点为横坐标，静压值为纵坐标，绘制列车过双线隧道时列车所在一侧和无列车的隧道一侧内轮廓表面静压对比变化趋势；46）模拟计算研究隧道段内轮廓表面上每个节点上的静压值，以左轴坐标表示该测试隧道段内轮廓横截面弧从无车侧到列车侧的长度均匀标记点，分别记作（0，1，2…10），右轴表示该测试隧道段在纵向的相对位置坐标，纵轴表示静压，绘制研究隧道段内轮廓表面的静压波动三维变化趋势图。2.根据权利要求1所述的一种高速列车过特长双线隧