開孔中隔墻對(duì)特長(zhǎng)隧道內(nèi)壓力波動(dòng)的影響研究

賈永興，梅元貴

(蘭州交通大學(xué) 甘肅省軌道交通力學(xué)應(yīng)用工程實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730070)

設(shè)計(jì)特長(zhǎng)鐵路隧道時(shí)，需要綜合考慮防災(zāi)疏散與隧道內(nèi)壓力波動(dòng)問題。開孔中隔墻隧道無需設(shè)置任何附加設(shè)施，即可在一側(cè)隧道發(fā)生火災(zāi)等突發(fā)事件時(shí)為人員提供有效的疏散逃生通道。開孔中隔墻形式首先應(yīng)用于在荷蘭“綠色心臟”地區(qū)地下隧道[1]。雙線單洞隧道內(nèi)設(shè)置中隔墻可隔離兩側(cè)隧道內(nèi)的壓力波動(dòng)，但阻塞比增大一倍。按 ORE經(jīng)驗(yàn)公式，列車通過時(shí)隧道壓力波增大 2.1~2.8倍。通過合理設(shè)置中隔墻上開孔大小、間距及孔分布位置等，可減緩阻塞比增大而加劇的壓力波動(dòng)[1]。隧道內(nèi)劇烈壓力波動(dòng)引起的車內(nèi)壓力舒適性問題已有較多研究[2?4]，但對(duì)隧道內(nèi)襯砌及附屬物如水溝蓋板[5]等的影響研究較少。據(jù)中國(guó)鐵路總公司工程設(shè)計(jì)鑒定中心統(tǒng)計(jì)，截至 2015年底，全國(guó)運(yùn)營(yíng)、在建及規(guī)劃鐵路隧道共21 579座，總長(zhǎng)31 075 km。2015年新增開通運(yùn)營(yíng)特長(zhǎng)鐵路隧道18座，總長(zhǎng)245 km[6]。綜合考慮防災(zāi)及減緩壓力波，特長(zhǎng)隧道內(nèi)設(shè)置開孔中隔墻，不失為一種選擇。因此，有必要對(duì)開孔中隔墻特長(zhǎng)隧道內(nèi)壓力波動(dòng)進(jìn)行研究。荷蘭國(guó)家航空航天研究所(NLR)采用動(dòng)模型試驗(yàn)裝置(Train Tunnel Test Facility，簡(jiǎn)稱T3F)研究開孔中隔墻對(duì)列車通過隧道壓力波的減緩效果[7]，試驗(yàn)速度300 km/h，試驗(yàn)隧道長(zhǎng)度8 m，試驗(yàn)列車長(zhǎng)度2.3 m，縮尺比例 1:175。徐一民[8]等通過水流模型研究了CHST 型列車以 220，250，270，300，320和 350 km/h通過帶豎井及不開孔中隔墻的3 322 m隧道時(shí)的壓力波變化特性。結(jié)果顯示，不開孔中隔墻隧道嚴(yán)重惡化了隧道內(nèi)壓力波動(dòng)。劉楊[9]采用一維流動(dòng)模型初步建立了針對(duì)列車通過開孔中隔墻復(fù)線隧道誘發(fā)壓力波動(dòng)的數(shù)值模擬方法；梅元貴等[10?11]基于一維可壓縮非定常流動(dòng)模型對(duì)高速列車通過內(nèi)置開孔隔墻時(shí)的隧道內(nèi)壓力波和車內(nèi)壓力變化規(guī)律進(jìn)行了研究。雖然計(jì)算機(jī)水平的發(fā)展使列車隧道空氣動(dòng)力學(xué)問題的三維數(shù)值模擬成為可能，但由于流動(dòng)分離和湍流的準(zhǔn)確模擬仍然是目前 CFD領(lǐng)域的難題[12]，且三維數(shù)值模擬計(jì)算耗時(shí)多，不適用于長(zhǎng)大隧道工程設(shè)計(jì)前期快速選型設(shè)計(jì)[13?14]。而一維數(shù)值模擬方法由于計(jì)算速度快，精度滿足工程設(shè)計(jì)要求等優(yōu)點(diǎn)[15?16]，已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外制定高速鐵路隧道斷面尺寸等行業(yè)規(guī)范的首選工具[17?19]。本文采用一維非定?？蓧嚎s不等熵流動(dòng)模型及廣義黎曼變量特征線方法模擬設(shè)置開孔中隔墻隧道內(nèi)壓力波動(dòng)。采用國(guó)外實(shí)驗(yàn)結(jié)果[20]確定一維流動(dòng)模型及方法合理性后，分別開展開孔面積、開孔間距和開孔方式對(duì)列車通過和 2列車對(duì)向通過時(shí)隧道壓力波的影響研究。

1 物理模型和數(shù)學(xué)模型

中隔墻將隧道沿縱向分為2個(gè)部分，隔墻開孔為兩側(cè)隧道內(nèi)的空氣流通提供通道，如圖1。

圖1 設(shè)置中隔墻的隧道橫截面示意圖Fig. 1 Schematic cross-sectional view of a tunnel with perforated wall

1.1 物理模型

中隔墻兩側(cè)隧道在縱向長(zhǎng)度方向的尺度遠(yuǎn)比隧道的徑向幾何尺度大，且已有的大量文獻(xiàn)已經(jīng)證明，隧道內(nèi)沿縱向的流動(dòng)效應(yīng)遠(yuǎn)比徑向流動(dòng)效應(yīng)大。因此，研究中可以忽略徑向流動(dòng)效應(yīng)建立開孔中隔墻兩側(cè)隧道內(nèi)一維空氣流動(dòng)模型。而通過中隔墻開孔建立的隧道兩側(cè)的空氣流動(dòng)通過控制方程中質(zhì)量添加項(xiàng)的影響實(shí)現(xiàn)。

1.2 隧道內(nèi)空氣流動(dòng)控制方程

依據(jù)質(zhì)量、動(dòng)量和能量守恒定律，建立隧道內(nèi)空氣流動(dòng)的連續(xù)性方程、動(dòng)量方程和能量方程如下：

式中：ρ，u，p，a，κ，F(xiàn)，m˙，t和 x分別為隧道內(nèi)空氣密度、流速、壓力、當(dāng)?shù)芈曀?、比熱比、隧道有效流通截面積、質(zhì)量傳遞項(xiàng)、時(shí)間和距離。上述方程中的摩擦項(xiàng)G，傳熱項(xiàng)q和列車壁摩擦功項(xiàng)ξ的具體表達(dá)式與高速列車在隧道內(nèi)的位置相關(guān)，見文獻(xiàn)[16]所述。

1.3 開孔流動(dòng)模型

如前述，開孔中隔墻兩側(cè)隧道內(nèi)的空氣通過m˙關(guān)聯(lián)。參照文獻(xiàn)[7]中“Green heart tunnel”在中隔墻上設(shè)置直徑0.72 m開孔的方案，本文采用薄壁開孔模型模擬開孔處的空氣流動(dòng)。

式中：α為開孔流量系數(shù)，雷諾數(shù)104~105范圍時(shí)，流量系數(shù)取0.62；E為開孔面積；Δp為開孔兩側(cè)隧道內(nèi)壓差，質(zhì)量流量qm的符號(hào)依據(jù)Δp的符號(hào)確定。

2 數(shù)值計(jì)算方法及驗(yàn)證

2.1 數(shù)值計(jì)算方法

流動(dòng)控制方程(1)~(3)構(gòu)成一階擬線性雙曲型偏微分方程組，本文采用廣義黎曼變量特征線法求解。為提高計(jì)算精度，程序中將上述各方程轉(zhuǎn)換為無量綱廣義黎曼變量λ，β和無量綱的衡量空氣質(zhì)點(diǎn)熵量的 Aa共3個(gè)變量表示的形式后再進(jìn)行計(jì)算求解。見文獻(xiàn)[16]。

2.2 網(wǎng)格系統(tǒng)

單列車通過設(shè)置開孔中隔墻隧道時(shí)，列車通過側(cè)隧道網(wǎng)格系統(tǒng)設(shè)置方法與單列車通過簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)隧道時(shí)一致，圖2(a)給出了列車駛?cè)胨淼肋^程的網(wǎng)格系統(tǒng)，其他情形見文獻(xiàn)[16]。而無車側(cè)隧道只需設(shè)置定長(zhǎng)度網(wǎng)格，如圖2(b)。計(jì)算網(wǎng)格若處于中隔墻開孔位置，則通過薄壁開孔模型建立開孔中隔墻兩側(cè)隧道空氣在該計(jì)算網(wǎng)格處的壓差與質(zhì)量流量間關(guān)系。

2列車對(duì)向通過設(shè)置開孔中隔墻隧道時(shí)，兩側(cè)隧道內(nèi)網(wǎng)格系統(tǒng)分別與單列車通過簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)隧道時(shí)一致，不再贅述。

2.3 結(jié)果驗(yàn)證

圖3所示為列車通過“Dordtsche Kil”開孔中隔墻隧道時(shí)，列車通過側(cè)和無車側(cè)隧道內(nèi)距隧道入口地面500 m測(cè)點(diǎn)壓力波動(dòng)對(duì)比，參數(shù)見表1。

圖2 網(wǎng)格系統(tǒng)設(shè)置Fig. 2 Grid system setting

圖3 距隧道入口500 m壓力時(shí)間歷程曲線對(duì)比Fig. 3 Comparison of static pressure excursion at 500 m form entry portal

表1 荷蘭NLR實(shí)驗(yàn)參數(shù)Table 1 Experimental conditions of NLR

可以發(fā)現(xiàn)，本文計(jì)算結(jié)果能基本正確反映模型試驗(yàn)結(jié)果。除列車駛出隧道時(shí)段外，其余時(shí)間段與Thermotun/4計(jì)算結(jié)果精度相當(dāng)。與試驗(yàn)結(jié)果相比，列車駛?cè)胝T發(fā)初始?jí)嚎s波的最大正壓峰值相對(duì)誤差在10%左右，最大負(fù)壓峰值誤差16.4%。這可能與程序中選用的系數(shù)無法準(zhǔn)確反映試驗(yàn)條件有關(guān)。

3 開孔中隔墻對(duì)隧道壓力波影響研究

單洞雙線隧道設(shè)置中隔墻后，阻塞比增大，隧道壓力波必然增大。本節(jié)計(jì)算基于CRH2G以300 km/h通過10 km特長(zhǎng)隧道情形，研究隔墻開孔面積、開孔間距和開孔方式等對(duì)隧道壓力波的影響。

3.1 開孔隔墻對(duì)隧道壓力波的影響分析

圖4和圖5分別對(duì)比了列車通過及2列車對(duì)向通過設(shè)置不開孔隔墻、設(shè)置開孔隔墻(全線均勻開孔，開孔面積2 m2，開孔間距10 m)和無隔墻的單洞雙線隧道時(shí)，隧道中點(diǎn)的壓力波動(dòng)曲線。

圖4 列車通過時(shí)開孔隔墻對(duì)隧道壓力波動(dòng)的影響Fig. 4 Effect of perforated wall when a single train passes

圖4 中，除不開孔隔墻隔離了兩側(cè)隧道，導(dǎo)致無車側(cè)隧道中點(diǎn)無壓力波動(dòng)外。另2種方案同一測(cè)點(diǎn)的隧道內(nèi)壓力波動(dòng)均有相同趨勢(shì)，但峰值差異較大。設(shè)置不開孔隔墻的列車通過側(cè)隧道內(nèi)壓力波動(dòng)明顯更劇烈。圖5中，同一測(cè)點(diǎn)的隧道內(nèi)壓力波動(dòng)也具有類似趨勢(shì)。整體而言，不設(shè)置隔墻時(shí)隧道中點(diǎn)壓力波動(dòng)最平緩。開孔隔墻方案加劇了不設(shè)置隔墻隧道中點(diǎn)的壓力波動(dòng)。設(shè)置不開孔隔墻后，隧道壓力波動(dòng)最劇烈。

綜合考慮圖4和圖5，不開孔中隔墻嚴(yán)重惡化列車通過時(shí)列車通過側(cè)隧道內(nèi)壓力環(huán)境，峰值增幅最大達(dá)137.2%；相比而言，其對(duì)2列車對(duì)向通過時(shí)的影響較小，峰值增幅在20%左右。而對(duì)于開孔中隔墻情形，在本節(jié)所研究的開孔參數(shù)下，除列車通過時(shí)隧道中點(diǎn)的最大負(fù)壓值增幅約50%外，其余峰值增幅均在15%左右。見表2。

圖5 2列車對(duì)向通過時(shí)開孔隔墻對(duì)隧道壓力波動(dòng)的影響Fig. 5 Effect of perforated wall when two trains passes oppositely

表2 隔墻隧道內(nèi)壓力波動(dòng)峰值對(duì)比Table 2 Comparison of the peak value

3.2 開孔面積的影響

實(shí)車實(shí)驗(yàn)[21]證實(shí)，隧道內(nèi)最大正負(fù)壓值及峰值出現(xiàn)在中央，故而以下章節(jié)重點(diǎn)以隧道中央處測(cè)點(diǎn)開展分析。圖6和圖7分別給出了列車通過及2列車對(duì)向通過10 km隧道時(shí)，兩側(cè)隧道中央測(cè)點(diǎn)最大正/負(fù)壓值和最大壓力變化幅值隨開孔率的變化規(guī)律。開孔率定義為單個(gè)開孔濕周與設(shè)置開孔中隔墻后一側(cè)隧道濕周的比值。從圖中發(fā)現(xiàn)，開孔面積增大時(shí)，不論列車通過還是2列車對(duì)向通過，隔墻兩側(cè)隧道內(nèi)最大正壓值基本維持不變。圖6列車通過時(shí)，隨著開孔面積增大，列車通過側(cè)隧道內(nèi)最大負(fù)壓值和最大壓力變化幅值減小，無車側(cè)最大負(fù)壓值和最大壓力變化幅值增大。圖7中2列車對(duì)向通過時(shí)，最大負(fù)壓值和最大壓力變化幅值總體而言呈現(xiàn)增大趨勢(shì)。隧道中點(diǎn)壓力峰值在0.13開孔率時(shí)存在最小值。

圖6 開孔面積對(duì)隧道內(nèi)中央處測(cè)點(diǎn)最大正負(fù)壓值和壓力變化幅值的影響(列車通過)Fig. 6 Effect of perforated ratio on pressure peak at the middle location of the tunnel with a single train passing

圖7 開孔面積對(duì)隧道內(nèi)中央處測(cè)點(diǎn)最大正負(fù)壓值和壓力變化幅值的影響(2列車對(duì)向通過)Fig. 7 Effect of perforated ratio on pressure peak at the middle location of the tunnel with two trains passing oppositely

開孔面積增大減弱了隧道壁面對(duì)空氣流動(dòng)的阻礙，減緩列車通過時(shí)隧道內(nèi)壓力波動(dòng)。但開孔面積增大也使兩側(cè)隧道內(nèi)空氣傳遞變得更加通暢，使2列車對(duì)向通過工況下隧道內(nèi)壓力波動(dòng)更加劇烈。

3.3 開孔間距的影響

圖8和圖9分別給出了列車通過和2列車對(duì)向通過10 km隧道時(shí)，兩側(cè)隧道中央測(cè)點(diǎn)最大正/負(fù)壓值和最大壓力變化幅值的隨開孔間距的變化規(guī)律，開孔率0.2。

對(duì)比3.2與3.3節(jié)內(nèi)容，除最大正壓值基本維持不變外，可大致發(fā)現(xiàn)開孔間距的對(duì)隧道內(nèi)壓力峰值的影響與開孔面積的影響規(guī)律相反。如圖8所示，列車通過時(shí)，隨著開孔間距增大，列車通過側(cè)隧道內(nèi)壓力波動(dòng)有越來越劇烈的趨勢(shì)，而無車側(cè)隧道內(nèi)壓力波動(dòng)則越來越平緩。如圖9所示，2列車對(duì)向通過時(shí)，隨著開孔間距增大，最大負(fù)壓值和最大壓力變化幅值均減小。2種工況下，隧道中點(diǎn)壓力峰值在開孔間距20 m時(shí)最小。

圖8 開孔間距對(duì)隧道內(nèi)中央處測(cè)點(diǎn)最大正負(fù)壓值和壓力變化幅值的影響(列車通過)Fig. 8 Effect of hole spacing on pressure peak at the middle location of the tunnel with a single train passing

圖9 開孔間距對(duì)隧道內(nèi)中央處測(cè)點(diǎn)最大正負(fù)壓值和壓力變化幅值的影響(2列車對(duì)向通過)Fig. 9 Effect of hole spacing on pressure peak at the middle location of the tunnel with two trains passing oppositely

開孔間距增大加劇了隧道壁面對(duì)空氣流動(dòng)的阻礙，使列車通過時(shí)隧道內(nèi)壓力波動(dòng)更劇烈。但開孔間距增大兩側(cè)隧道內(nèi)空氣流動(dòng)的影響，使2列車對(duì)向通過工況下隧道內(nèi)壓力波動(dòng)更平緩。

3.4 開孔方式的影響

圖10和圖11分別對(duì)比了列車通過不同開孔方式下10 km開孔隔墻隧道，距入口1，5和9 km測(cè)點(diǎn)的列車通過側(cè)和無車側(cè)隧道內(nèi)壓力波動(dòng)時(shí)間歷程曲線。隔墻開孔率0.20，開孔間距及開孔個(gè)數(shù)見表3。

可以看出，測(cè)點(diǎn)位于隔墻開孔區(qū)段時(shí)，壓力波動(dòng)規(guī)律非常接近。距入口1 km測(cè)點(diǎn)和9 km測(cè)點(diǎn)位于均勻開孔和端口開孔方案中的開孔段，距入口 5 km測(cè)點(diǎn)位于均勻開孔和中央開孔方案中的開孔段，其壓力波動(dòng)曲線基本重合。

測(cè)點(diǎn)位于中隔墻非開孔段時(shí)，壓力波動(dòng)明顯更劇烈，如圖10(a)中央開孔方式下1 km測(cè)點(diǎn)，圖10(b)端口開孔方式下5 km測(cè)點(diǎn)以及圖10(c)中央開孔方式下9 km測(cè)點(diǎn)。這是因?yàn)樗淼辣诿婧头情_孔段中隔墻形成的封閉空間對(duì)空氣的限制作用更顯著造成的。

圖11(a)中，中央開孔時(shí)1 km測(cè)點(diǎn)和其他2種開孔方式的壓力波動(dòng)規(guī)律差異較大。通過隧道內(nèi)波反射疊加現(xiàn)象分析其原因。全線開孔和端口開孔方式下，列車駛?cè)胨淼勒T發(fā)的初始?jí)嚎s波約在 t=1 km/340 ms?1≈2.94 s時(shí)引起無車側(cè)距隧道入口1 km測(cè)點(diǎn)壓力的劇烈波動(dòng)。而中央開孔方式下，列車駛?cè)胨淼勒T發(fā)的初始?jí)嚎s波需要在約 t=(2.5 km+ 1.5 km)/340 ms?1≈11.76 s時(shí)才能通過中央?yún)^(qū)段第一開孔傳播到1 km測(cè)點(diǎn)處。公式中2.5 km為中央開孔

方式下第1個(gè)開孔距入口的距離，1.5 km為中央處第1個(gè)開孔到1 km測(cè)點(diǎn)的距離。非均勻分布的開孔，影響了隧道內(nèi)壓縮波和膨脹波的傳播路徑，造成隧道內(nèi)壓力波動(dòng)的顯著差異。圖11(b)中，中央開孔和全線開孔方式的壓力波動(dòng)曲線基本一致，而由于端口開孔方案下5 km測(cè)點(diǎn)處于非開孔區(qū)段，與列車通過側(cè)相反，無車側(cè)壓力波動(dòng)明顯更平緩。圖11(c)中，中央開孔方案與其他方案的隧道壓力波動(dòng)趨勢(shì)不同，尤其是列車通過測(cè)點(diǎn)前后。隧道無車側(cè)出口端附近測(cè)點(diǎn)壓力波動(dòng)在中央開孔方案時(shí)波動(dòng)最劇烈。

Fig. 10 Effect of hole location on static pressure excursion at the single train passing side

圖12 對(duì)比了不同開孔方式下10 km開孔中隔墻隧道時(shí)距入口1，5和9 km測(cè)點(diǎn)的第1列車側(cè)隧道內(nèi)壓力波動(dòng)時(shí)間歷程曲線。隔墻開孔率0.10，開孔間距及開孔個(gè)數(shù)見表3。

圖11 不同開孔方式對(duì)無車側(cè)隧道內(nèi)壓力波的影響對(duì)比Fig. 11 Effect of hole location on static pressure excursion at the no train passing side

2列車等速對(duì)向同時(shí)駛?cè)腴_孔中隔墻隧道時(shí)，對(duì)向列車側(cè)1 km測(cè)點(diǎn)與第1列車側(cè)9 km測(cè)點(diǎn)、對(duì)向列車側(cè)5 km測(cè)點(diǎn)與第1列車側(cè)5 km測(cè)點(diǎn)以及對(duì)向列車側(cè)9 km測(cè)點(diǎn)與第1列車側(cè)1 km測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)重合，此處不再單獨(dú)列出。

從圖 12可以發(fā)現(xiàn)，不同開孔方式下，同一測(cè)點(diǎn)處壓力波動(dòng)趨勢(shì)大致相同，但局部峰值差異較大。與列車情形不同，2列車對(duì)向通過時(shí)，各方案下同一測(cè)點(diǎn)的壓力波動(dòng)趨勢(shì)無顯著差異。

與列車通過情形類似，測(cè)點(diǎn)位于非開孔段時(shí)，壓力波動(dòng)更劇烈，如圖12(a)中央開孔方式下1 km測(cè)點(diǎn)，圖12(b)端口開孔方式下5 km測(cè)點(diǎn)以及圖12(c)中央開孔方案9 km測(cè)點(diǎn)。

圖12 不同開孔方式對(duì)列車側(cè)隧道內(nèi)壓力波的影響對(duì)比Fig. 12 Effect of hole location on static pressure excursion at the train No.1 passing side

表3 開孔方式詳細(xì)參數(shù)Table 3 Detail of the perforated wall mode

4 結(jié)論

1) 本文一維流動(dòng)模型和方法能正確反映荷蘭NLR試驗(yàn)壓力波動(dòng)趨勢(shì)，最大誤差16.4%，計(jì)算精度與國(guó)外Thermotun/4程序相當(dāng)。

2) 相對(duì)于不設(shè)置中隔墻的單洞雙線隧道，不開孔中隔墻嚴(yán)重惡化列車通過時(shí)列車通過側(cè)隧道內(nèi)壓力環(huán)境，峰值增幅增大超100%，2列車對(duì)向通過時(shí)峰值增幅在20%左右；10 m間隔2 m2開孔中隔墻方案下，除列車通過最大負(fù)壓值增幅在50%左右外，其余工況峰值增幅均在15%左右。因此，可采用開孔中隔墻方案在隧道內(nèi)壓力波略有惡化的情況下，實(shí)現(xiàn)突發(fā)事件的逃生需求。

3) 開孔面積和開孔間距的對(duì)隧道內(nèi)壓力波動(dòng)峰值的影響規(guī)律相反。開孔面積增大，開孔間距減小時(shí)，開孔中隔墻對(duì)空氣流動(dòng)的限制減弱。列車通過側(cè)隧道內(nèi)壓力波動(dòng)峰值減小，無車側(cè)隧道內(nèi)壓力波動(dòng)峰值增大；而2列車對(duì)向通過時(shí)，開孔面積增大及開孔間距減小加強(qiáng)了中隔墻兩側(cè)空氣的流動(dòng)，使兩側(cè)隧道內(nèi)壓力波動(dòng)更劇烈。

4) 全線均勻開孔方式下隧道內(nèi)壓力波動(dòng)整體更平緩。若測(cè)點(diǎn)位于非開孔區(qū)段，由于隧道壁面和隔墻形成的封閉空間對(duì)空氣的限制，測(cè)點(diǎn)壓力波動(dòng)峰值明顯比其他開孔方案更大。列車通過時(shí)，開孔位置也影響測(cè)點(diǎn)壓力波波形。2列車等速同時(shí)駛?cè)霑r(shí)，開孔方式只對(duì)壓力峰值產(chǎn)生影響，相對(duì)而言對(duì)壓力波動(dòng)波形影響不大。

綜合考慮列車通過及 2列車等速對(duì)向通過工況，建議在所研究的時(shí)速300 km及10 km隧道條件下，中隔墻選擇開孔率0.13，開孔間距10 m均勻開孔方案。本文可為特長(zhǎng)隧道中隔墻開孔參數(shù)設(shè)置提供初步的理論及數(shù)據(jù)支持。

參考文獻(xiàn)：

[1] Leendertse W L, Burger H. Travelling at 300 km/hour under the “Green Heart” of Holland-a tunnelling challenge[J]. Tunnelling & Underground Space Technology, 1999, 14(2): 211?216.

[2] Schwanitz S, Wittkowski M, Rolny V, et al. Pressure variations on a train-where is the threshold to railway passenger discomfort?[J]. Applied Ergonomics, 2013,44(2): 200?9.

[3] Palmero N M, Vardy A. Tunnel gradients and aural health criterion for train passengers[J]. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers Part F, Journal of Rail & Rapid Transit, 2014, 228(7): 821?832.

[4] 梅元貴, 張成玉, 周朝暉, 等. 單列高速列車通過特長(zhǎng)隧道時(shí)耳感不適問題研究[J]. 機(jī)械工程學(xué)報(bào), 2015,51(14): 100?107.MEI Yuangui, ZHANG Chengyu, ZHOU Chaohui, et al.Research on the aural discomfort when a single train passing through a very long tunnel[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2015, 51(14): 100?107.

[5] 施成華, 楊偉超, 彭立敏, 等. 高速鐵路隧道空氣動(dòng)力效應(yīng)對(duì)水溝蓋板穩(wěn)定性的影響研究[J]. 鐵道學(xué)報(bào),2012, 34(1): 103?108.SHI Chenghua, YANG Weichao, PENG Limin, et al.Study on aerodynamic influence on stability of ditch coversin high-speed railway tunnel[J]. Journal of the China Railway Society, 2012, 34(1): 103?108.

[6] 中國(guó)鐵路總公司工程設(shè)計(jì)鑒定中心. 全國(guó)鐵路隧道情況匯總[J]. 隧道建設(shè), 2016, 36(5): 626?626.Engineering Design Appraisal Center of China Railway Corporation. Summary of the national railway tunnel[J].Tunnel Construction, 2016, 36(5): 626?626.

[7] Lkaver E C, Kassies E. Dimensioning of tunnels for passenger comfort in the Netherlands[C]// 10th International Symposium on Aerodynamics and Ventilation of Vehicle Tunnels, Boston, USA, 2000: 737?754.

[8] 徐一民, 王韋, 許唯臨, 等. 高速列車對(duì)復(fù)雜隧道內(nèi)空氣壓力的影響[J].四川大學(xué)學(xué)報(bào)(工程科學(xué)版), 2009,41(1): 21?25.XU Yimin, WANG Wei, XU Weilin, et al. Air pressure effect caused by high-speed trains in complex tunnel[J].Journal of Sichuan University (Engineering Science Edition), 2009, 41(1): 21?25.

[9] 劉楊. 隧道內(nèi)開孔隔墻緩解單車壓力波效應(yīng)的數(shù)值模擬方法研究[D]. 蘭州: 蘭州交通大學(xué), 2008.LIU Yang. Study on numerical simulation method for relieving the pressure wave caused by a single passing through a tunnel with perforated wall[D]. Lanzhou:Lanzhou Jiaotong University, 2008.

[10] 梅元貴, 賈永興. 單列高速列車通過內(nèi)置開孔隔墻隧道時(shí)的壓力波數(shù)值分析[J]. 鐵道學(xué)報(bào), 2013, 35(12):96?100.MEI Yuangui, JIA Yongxing. Numerical investigation on pressure waves produced by a high-speed train passing through a tunnel with perforated wall[J]. Journal of the China Railway Society, 2013, 35(12): 96?100.

[11] 賈永興, 梅元貴. 鐵路隧道內(nèi)置開孔隔墻的空氣動(dòng)力學(xué)分析及設(shè)計(jì)方法[J]. 鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì), 2012(第A1期):32?35.JIA Yongxing, MEI Yuangui. Aerodynamic analysis and design method of the perforated wall in railway tunnel[J].Railway Standard Design, 2012(Stage A1): 32?35.

[12] Leschziner M A. Modelling turbulent separated flows in the context of aerodynamic applications[J]. Fluid Dynamics Research, 2006, 38: 174?210.

[13] XIANG X, XUE L. Tunnel hood effects on high speed train-tunnel compression wave[J]. Journal of Hydrodynamics, 2010, 22(5): 940?947.

[14] Kim J Y, Kim K Y. Experimental and numerical analyses of train-induced unsteady tunnel flow in subway[J].Tunnelling and Underground Space Technology, 2007, 22:166?172.

[15] Woods W A, Pope C W. On the range of validity of simplified one-dimensional theories for calculating unsteady flows in railway tunnels[C]// Third International Symposium on the Aerodynamics and Ventilation of Vehicle Tunnels, Sheffield, UK, 1979: 115?150.

[16] MEI Y. A generalized numerical simulation method for pressure waves generated by high-speed trains passing through tunnels[J]. Advances in Structural Engineering,2013, 16(8): 1427?1436.

[17] Figura-Hardy G, Gawthorpe R G, Vardy A E. Guidance for aerodynamically sizing the cross-section of railway tunnels[C]// Ninth International Conference on the Aerodynamics and Ventilation of Vehicle Tunnels, Aosta Valley, Italy, 1997: 319?329

[18] 余南陽, 梅元貴. 高速鐵路隧道壓力波動(dòng)主要影響參數(shù)研究[J]. 中國(guó)鐵道科學(xué), 2003, 24(6): 67?69.YU Nanyang, MEI Yuangui. Study on main parameters effecting pressure transients while train passing through tunnel[J]. China Railway Science, 2003, 24(6): 67?69.

[19] 鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司. 高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范[M]. 北京: 中國(guó)鐵道出版社, 2014.The Third Railway Survey and Design Institute Group Corporation. High-speed railway design specifications[M]. Beijing: China Railway Press, 2014.

[20] Demmenie E A, de Bruin AC, Klaver E. Experimental pressure wave research at NLR for high-speed rail tunnels, NLR-TP-98375[R]. National Aerospace Laboratory, 1998.

[21] 劉峰, 姚松, 劉堂紅, 等. 高速鐵路隧道壁面氣動(dòng)壓力實(shí)車試驗(yàn)分析[J]. 浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版), 2016, 50(10):2018?2024.LIU Feng, YAO Song, LIU Tanghong, et al. Analysis on aerodynamic pressure of tunnel wall of high-speed railways by full-scale train test[J]. Journal of Zhejiang University (Engineering Science), 2016, 50(10): 2018?2024.