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1 绪论 1

1.1 国内外高速铁路发展现状 1

1.2 国内外高速铁路隧道气动效应研究现状 5

1.2.1 国内外高速铁路隧道概况 5

1.2.2 高速铁路隧道气动效应涉及的科学问题 13

1.2.3 高速铁路隧道空气动力学国外研究现状 15

1.2.4 高速铁路隧道空气动力学国内研究现状 17

1.2.5 高速铁路隧道气动效应研究方法 18

1.3 隧道空气动力学术语 21

2 高速铁路隧道空气动力学理论 28

2.1 隧道空气动力学理论简介 28

2.2 高速铁路隧道气动效应理论 31

2.2.1 车内与隧道内瞬变压力 31

2.2.2 洞口微气压波 43

2.2.3 隧道内列车风 47

2.2.4 列车空气阻力 47

2.2.5 气动噪声 55

3 高速铁路隧道气动效应数值模拟计算 58

3.1 高速铁路隧道气动效应数值模拟方法 58

3.1.1 数值模拟主要方法 58

3.1.2 数值模拟的基本控制方程 60

3.1.3 数值模拟主要软件简介 72

3.2 高速铁路隧道气动效应数值模拟关键技术 74

3.2.1 动网格技术 74

3.2.2 滑移网格理论 78

3.2.3 车体表面附面层处理技术 79

3.3 高速铁路隧道气动效应数值模拟计算过程 81

3.3.1 数值模拟前处理 81

3.3.2 数值模拟过程 83

3.3.3 计算工况及后处理 85

3.4 高速铁路隧道气动效应优化技术 97

3.4.1 代理模型技术 98

3.4.2 多学科敏度分析 99

3.4.3 多学科设计优化环境 100

4 高速铁路隧道气动效应测试技术 101

4.1 测试内容 101

4.2 测试方法 103

4.3 测点布置 104

4.4 测试设备 106

4.4.1 传感器性能的主要指标 106

4.4.2 传感器选取原则 108

4.4.3 传感器动态标定 111

4.4.4 数据采集系统 114

4.4.5 无线传输与控制系统 115

4.5 评判标准 119

4.6 关键测试技术 122

4.6.1 长大隧道气动效应测试技术 122

4.6.2 非恒定流空气附加阻力测试技术 123

4.6.3 附属设施气动力测试技术 124

4.6.4 动车组隧道内高速交会测试技术 125

5 高速铁路单洞双线隧道气动效应测试分析 126

5.1 动车组车体内外压力测试及变化规律 127

5.1.1 车内外瞬变压力随车速的变化规律 127

5.1.2 气动压力与隧道长度的关系 130

5.1.3 气动压力与隧道交会位置的关系 131

5.1.4 车体两侧压差对比分析 133

5.1.5 不同类型动车组隧道气动效应的对比分析 135

5.1.6 小结 135

5.2 隧道内瞬变压力测试及变化规律 137

5.2.1 列车速度与瞬变压力关系 137

5.2.2 车型对瞬变压力的影响 139

5.2.3 单列通过隧道与隧道内交会时瞬变压力关系 142

5.2.4 隧道长度与瞬变压力关系 143

5.2.5 隧道内瞬变压力与车内压力的对比分析 147

5.2.6 辅助坑道对瞬变压力的影响分析 149

5.2.7 小结 151

5.3 高速铁路隧道洞口微气压波测试及变化规律 152

5.3.1 列车速度与微气压波关系 152

5.3.2 隧道长度与微气压波关系 158

5.3.3 空间立体角对隧道洞口微气压波的影响 161

5.3.4 不同缓冲结构对隧道洞口微气压波影响分析 162

5.3.5 辅助坑道对微气压波的影响分析 169

5.3.6 单列动车组通过隧道与交会时洞口微气压波关系 170

5.3.7 小结 171

5.4 高速铁路隧道内列车风测试及变化规律 173

5.5 高速铁路隧道内列车阻力测试及变化规律 177

5.6 高速铁路气动效应对隧道内附属设施的影响 185

6 高速铁路单线双洞隧道气动效应测试分析 190

6.1 高速铁路单线双洞设计原则 190

6.2 10号特长水下隧道气动效应测试分析 191

6.2.1 10号隧道简介 191

6.2.2 现场试验概况 194

6.2.3 测试数据分析 195

6.3 11号特长山岭隧道气动效应测试分析 199

6.3.1 11号隧道简介 199

6.3.2 现场试验概况 201

6.3.3 测试数据分析 202

7 成果及展望 205

7.1 高速铁路隧道气动效应研究成果 205

7.1.1 理论研究成果 205

7.1.2 试验研究成果 208

7.2 高速铁路隧道气动效应需要深化研究的科学问题 211

参考文献 214