Цифровое моделирование аэроупругого взаимодействия подвижного состава с портальными сооружениями перевальных тоннелей

Ватаев Андрей Сергеевич; Ватулин Ян Семенович; Воробьев Александр Алфеевич; Сотников Кирилл Андреевич

doi:10.20295/2223-9987-2022-2-104-123

УДК 621.336.7

ЦИФРОВОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ АЭРОУПРУГОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА С ПОРТАЛЬНЫМИ СООРУЖЕНИЯМИ ПЕРЕВАЛЬНЫХ ТОННЕЛЕЙ Цифровое моделирование аэроупругого взаимодействия подвижного состава с портальными сооружениями перевальных тоннелей

АА Аа

Опубликовано в Бюллетень результатов научных исследований · Том 2022, Номер 2 · Страницы 104–123 · Рубрика: Проблематика транспортных систем

DOI: https://doi.org/10.20295/2223-9987-2022-2-104-123

Получено: 23.06.2022 Одобрено: 23.06.2022 Опубликовано: 23.06.2022

Авторы

ВА

Ватаев Андрей Сергеевич

ВА

Ватулин Ян Семенович

ВО

Воробьев Александр Алфеевич

СО

Сотников Кирилл Андреевич

ВА

Ватаев Андрей Сергеевич

Ученая степень: кандидат технических наук

Ученое звание: доцент

Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Доцент · Россия · Санкт-Петербург

ВА

Ватулин Ян Семенович

Ученая степень: кандидат технических наук

Ученое звание: доцент

ВО

Воробьев Александр Алфеевич

Ученая степень: доктор технических наук

Ученое звание: профессор

Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Профессор · Россия · Санкт-Петербург

СО

Сотников Кирилл Андреевич

Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Аспирант · Россия · Санкт-Петербург

АННОТАЦИЯ

Цель: Разработка математических моделей, позволяющих исследовать процессы аэроупругого взаимодействия, подвижного состава с портальными сооружениями перевальных тоннелей в динамической и квазистационарной постановке с использованием метода деформируемых подвижных сеток и метода «замороженного» ротора (Frozen Rotor). Методы: Представлены описание математических моделей и способы их реализации в двухмерной и трехмерной постановке в программных комплексах Comsol Multiphysics и Solid Works Flow Simulation на основе численного решения осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье — Стокса (RANS (Reynolds averaged Navier — Stoks Method). Результаты: Приведены результаты численных исследований полей скоростей и давлений вблизи портальной зоны тоннеля, полученные с помощью разработанных математических моделей для случая входа подвижного состава в тоннель. Практическая значимость: Выявлено, что при входе поезда в тоннель разгон воздушных масс подвижным составом осуществляется со значительной задержкой вследствие действия сил вязкого трения между воздухом и стенками тоннеля, а также внутри объема воздуха, заполняющего тоннель.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

аэродинамические расчеты, аэроупругое взаимодействие, метод конечных объемов RANS, деформируемые подвижные сетки, численное моделирование

Текст

Текст (PDF)

Читать Скачать

1. Алферова, Е. Л. Моделирование возмущений воздушного потока при движении поездов в двухпутном тоннеле метрополитена / Е. Л. Алферова, И. В. Лугин, Л. А. Кияница // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). - 2016. - № 6. - С. 5-14.

2. Алямовский, А.А. Инженерные расчеты в SolidWorks Simulation / А.А. Алямовский. - Москва : ДМК Пресс, 2010. - 464 с.

3. Введение в COMSOL Multiphysics [Электронный ресурс] URL: https://cdn.comsol.com/doc/6.0/IntroductionToCOMSOLMultiphysics.ru_RU.pdf дата обращения 14.03.2022.

4. Кияница, Л. А. Исследование динамики давлений на поверхности вагонов поезда в двухпутном тоннеле метрополитена / Л. А. Кияница // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). - 2016. - № 11. - С. 400-407.

5. Колесниченко, В.И. Введение в механику несжимаемой жидкости : учеб. пособие / В.И. Колесниченко, А.Н. Шарифулин. - Пермь : Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2019. - 127 с.

6. Красюк, А. М. Исследование воздухораспределения в протяженных транспортных тоннелях БАМ / А. М. Красюк, И. В. Лугин, Е. Л. Алферова // Интерэкспо Гео-Сибирь. - 2019. - Т. 2. - № 4. - С. 114-121.

7. Ледяев, А. П. Особенности проектирования тоннелей на высокоскоростных магистралях / А. П. Ледяев, В. Н. Кавказский, Р. О. Креер // Транспорт Урала. - 2015. - № 4(47). - С. 3-9.

8. Ледяев, А. П. Математическое моделирование аэродинамических процессов в железнодорожных тоннелях на высокоскоростных магистралях / А. П. Ледяев, В. Н. Кавказский, О. О. Шелгунов // Метро и тоннели. - 2021. - № 3. - С. 40-43

9. Лугин, И. В. Исследование аэродинамических процессов при движении поезда в протяженных железнодорожных тоннелях / И. В. Лугин, Е. Л. Алферова // Интерэкспо Гео-Сибирь. - 2018. - Т. 5. - С. 155-160.

10. Грязнова С.А. Метод расчета аэродинамических характеристик системы «Тоннель-поезд»./ С.А. Грязнова, С.А. Калкаманов, Н.В. Хворост.// Комунальне господарство міст.- 2011.-№101- 520-527,

11. Diedrichs B. Studies of Two Aerodynamic Effects on High-Speed Trains: Crosswind Stability and Discomforting Car Body Vibrations Inside Tunnels [Электронный ресурс]. URL: http://kth. diva-portal.org/smash/get/diva2:11067/FULLTEXT01.pdf (дата обращения: 01.10.2015).

12. Juan Manuel Rivero Fernandez Fluid Dynamic Problems of High-Speed Trains in Tunnels [Электронный ресурс] URL: https://oa.upm.es/51377/1/juan_manuel_rivero_fernandez.pdf дата обращения 14.03.2022

13. S. Faramehr, H. Hemida, "Aerodynamics of Trains in Tunnels", in J. Pombo, (Editor), "Proceedings of the Third International Conference on Railway Technology: Research, Development and Maintenance", Civil-Comp Press, Stirlingshire, UK, Paper 39, 2016.

14. Maeda, T, Iida, M, Murata, K, et al. Micro-pressure waves radiationg from a tunnel portal and their mitigation. Internoise 2000. In: Proceedings of the 29th InternationaL Congress on Noise Control Engineering, held 27-31 August 2000, NICE, France. Volume 4, p. 2461-2.

15. Martinez, A, Vega, E, Gaite, J, et al. Pressure measurements on real high-speed trains travelling through tunnels. In: BBAA VI international colloquium on: Bluff Bodies Aerodynamics & Applications Milano, Italy, 20 July-24 July, 2008.

16. Juan Manuel Rivero Fernandez Fluid Dynamic Problems of High-Speed Trains in Tunnels [Электронный ресурс] URL: https://oa.upm.es/51377/1/juan_manuel_rivero_fernandez.pdf дата обращения 14.03.2022

ГОСТ

Ватаев А. С., Ватулин Я. С., Воробьев А. А., Сотников К. А. Цифровое моделирование аэроупругого взаимодействия подвижного состава с портальными сооружениями перевальных тоннелей // Бюллетень результатов научных исследований. 2022. № 2. С. 104-123. DOI: https://doi.org/10.20295/2223-9987-2022-2-104-123. (дата обращения: 26.10.2026).

MLA

Ватаев Андрей Сергеевич, Ватулин Я. С., Воробьев А. А., Сотников К. А.. "Цифровое моделирование аэроупругого взаимодействия подвижного состава с портальными сооружениями перевальных тоннелей." Бюллетень результатов научных исследований 2022.2 (2022): 104-123. DOI: https://doi.org/10.20295/2223-9987-2022-2-104-123.

APA

Ватаев А. С., Ватулин Я. С., Воробьев А. А., Сотников К. А. (2022). Цифровое моделирование аэроупругого взаимодействия подвижного состава с портальными сооружениями перевальных тоннелей. Бюллетень результатов научных исследований, 2022(2), 104-123. https://doi.org/10.20295/2223-9987-2022-2-104-123

Chicago

Ватаев Андрей Сергеевич, Ватулин Я. С., Воробьев А. А., Сотников К. А.. "Цифровое моделирование аэроупругого взаимодействия подвижного состава с портальными сооружениями перевальных тоннелей." Бюллетень результатов научных исследований 2022, no. 2 (2022): 104-123. https://doi.org/10.20295/2223-9987-2022-2-104-123.

WIKI

{{cite journal | author = Ватаев А. С., Ватулин Я. С., Воробьев А. А., Сотников К. А. | title = Цифровое моделирование аэроупругого взаимодействия подвижного состава с портальными сооружениями перевальных тоннелей | journal = Бюллетень результатов научных исследований | year = 2022 | volume = 2022 | issue = 2 | pages = 104-123 | doi = 10.20295/2223-9987-2022-2-104-123 }}

Скопировать

Экспорт: BibTeX EndNote RefMan RusMARC

Подтверждение