瓦斯爆炸气相爆轰参数的数值计算与分析

结合所建立的掘进巷道瓦斯爆炸的物理模型，当已知瓦斯聚积位置、体积和浓度时，利用Hugoniot方程和Rayleigh方程推导出了瓦斯爆轰参数的公式。同时，给出了在瓦斯强爆轰、弱爆轰和瞬时爆轰三种情形下的气相爆轰参数的表达式。利用爆轰波理论和流体动力学理论对算例进行验证，并且对结果进行了讨论和分析后认为，爆轰产物组分与温度和压力密切相关，在对爆轰波参数进行精确计算时，需要考虑爆轰温度和压力条件。     

缓冲结构对隧道气动效应减缓效果

基于三维、非稳态、黏性Navier-Stokes方程,采用k-ε两方程紊流模型,通过数值仿真技术,计算了列车高速进入隧道时产生的复杂压力场,对列车通过隧道引发的初始压缩波和压力梯度曲线进行了具体分析,比较了10种缓冲结构对初始压缩波最大压力值和最大压力梯度值的减缓效果.研究表明:设置缓冲结构对降低初始压缩波最大压力值的效果并不明显,减缓效果均在5.0%以内,但能有效降低最大压力梯度值,其中长度为20 m、断面面积为150 m2、开2个孔的缓冲结构的减缓效果最佳,减缓率为48.1%,并且隧道缓冲结构的长度、截面积、开口率和开口数量均对初始压缩波最大压力梯度值的减缓效果有影响.     

框剪结构协同分析的状态空间法

在楼板刚性和连续化假定下，基于并联铁摩辛柯梁模型，引入建筑结构状态变量的概念，导出高层框架-剪力墙结构协同分析的控制微分方程，将方程进行无量纲化，建立框架-剪力墙结构协同分析的状态空间表达式，并采用精细积分法求出其高精度数值解，最终得到框-剪结构协同工作的变形和内力。建立的并联铁摩辛柯梁模型具有通用性，采用的计算方法精度较高，有很强的适用性，可以推广到其他结构的静力和动力计算中。     

高速列车隧道内会车时气动舒适性研究

基于N-S方程及k-ε两方程紊流模型,采用有限元法对2列高速列车在隧道内交会时引起的车内压力变化及各参数对乘坐舒适性的影响进行了仿真分析.研究结果表明:2列高速列车在隧道内会车时的瞬变压力值与列车会车的地点、列车长度、列车速度及列车的密封指数均有关系,同车长、车速、密封指数的情况下,会车在隧道中部时瞬变压力变化值最大;同隧长、车速、密封指数的情况下,会车于相同地点时,较长车长的瞬变压力最大变化值要高于较短车长的;当列车的密封指数大于15s时,各种计算工况均能满足列车内瞬变压力容许值1.25kPa/3s的评价标准.     

台阶开孔式缓冲结构对隧道气动效应分析

随着列车速度的不断提升,列车由明线驶入隧道所引发的微气压波问题变得日益突出,有关研究表明：组合型式缓冲结构较单一型式缓冲结构能更好的缓解微气压波的影响,为了进一步减缓微气压波对隧道周边环境的影响,本文提出了台阶开孔式组合型缓冲结构。基于 两方程紊流模型,运用数值模拟的方法,从开孔距离、开孔率、开孔数量、开孔位置四个方面进行研究,对列车驶入隧道所引起的初始压缩波压力和压力梯度值进行具体分析,得出优化设计参数。台阶开孔式缓冲结构对初始压缩波压力最大值的影响较小,最大压力值差值保持在10Pa内,但对初始压缩波压力梯度值影响较大。当开孔距离为4m、开孔率α为36％、开孔数量为2孔、开孔位置为顶部开孔时,为最优工况,对压力梯度的减缓效果达到了60.14％。     

联通式内缓冲结构对隧道气动效应减缓效果

本文为解决地形受限而无法在隧道入口处设置缓冲结构的隧道气动效应问题,提出了一种新型的联通式内缓冲结构,基于三维、可压缩、非定常Navier-Stokes方程,采用 两方程湍流模型,通过滑移网格技术,对列车高速驶入隧道所引起的压力波动进行了计算。通过将不同缓冲结构形式对隧道气动效应的减缓效果进行对比,选定出了此缓冲结构的最优形式。研究结果表明：在隧道内部设置联通式内缓冲结构对于初始压缩波压力最大值 的降低效果并不显著,但可以大幅降低压力梯度最大值 。联通式内缓冲结构开口数量n、距隧道入口距离 、开口通道长度 、横向通道与轴向通道的水力直径之比 以及横向通道长度 等参数都会对隧道气动效应的减缓效果有一定程度的影响。当联通式内缓冲结构开口数量n为3,距隧道入口距离 为20 m,开口通道长度 为10 m,横向通道与轴向通道的水力直径之比 为1:1,横向通道长度 为2 m时,对隧道气动效应的缓冲效果最佳,可达37.68%。故设置联通式缓冲结构在一定程度上可以有效减缓隧道气动效应。     

框剪结构协同分析的状态空间法

在楼板刚性和连续化假定下,基于并联铁摩辛柯梁模型,引入建筑结构状态变量的概念,导出高层框架-剪力墙结构协同分析的控制微分方程,将方程进行无量纲化,建立框架-剪力墙结构协同分析的状态空间表达式,并采用精细积分法求出其高精度数值解,最终得到框-剪结构协同工作的变形和内力。建立的并联铁摩辛柯梁模型具有通用性,采用的计算方法精度较高,有很强的适用性,可以推广到其他结构的静力和动力计算中。     

高速列车经过地下时车站站台人员舒适度研究

通过数值计算方法评估了列车通过地下车站时列车风波动对站台人员舒适度的影响,并采用滑移网格技术建立了地下高铁车站的隧道-车站-列车模型。在不相邻的站台上布置25个测点来监测列车运行经过车站时站台上的风速波动,研究风速波动规律及其对站台人员舒适度影响。研究结果表明：1)站台风速波动与运行时速关系较大,且时速越高风速波动越复杂;2)站台出入口处风速波动情况更加复杂,列车经过入口后还会引起不可忽视的风速波动;3)列车运行时速在低于350 km/h,站台列车风风级基本在2-3级范围,人员相对舒适;4)列车运行时速达到350 km/h时,站台风速已超过5 m/s,需要划定人员舒适度范围。关于高速列车经过地下车站对人员舒适度的影响方面研究不多,此研究将为站台候车人员舒适度标准设定提供参考。