TOP26【毕业设计】高速列车进入隧道产生的微压波及其控制研究.doc文档免费在线阅读

方形的列车为铝制的，有同样的长度和横截面积。

车轮在列车头和尾嵌个聚四氟乙烯导向环相当于车轮，这样列车就可第三章微压波有源控制以在铁轨上滑动。

刹车尾部的阻尼装置节气闸使列车到达隧道出口以后趋于静止，节气闸长，宽，高，位于隧道出口外处，由两个中心覆盖人造泡沫塑料的木板组成，木板以定角度成收敛状，形成渐变的阻抗。

驱动预拉伸装置和发射装置，使列车速度争取，相当于约。

测量采用多个压力传感器和传声器，可视烟流发生器和图像采集系统。

图南京大学预建立的实验系统的构成参考等的实验装置实验目的对微压波产生的机理进行详细研究，对缩尺模型进行实验测量，验证理论推导和数值模拟的结果或通过实验数据分析已有理论推导数值模拟的缺陷之做数值模拟，对结果进行讨论。

第三章提出两种有源控制方法，对间接控制方法，在原声场的声源处设置符号相反的声源，计算有源控制下的声场，并做数值模拟对于直接控制方法，提出控制要点和实现方法。

最后设计了微方面第章对微压波的产生及其控制做了简单介绍，回顾了前人所做的工作，提出了本文主要研究的内容。

第二章将列车和隧道均视为圆柱体，根据声波方程和边界条件求解运动列车在隧道内产生的初级声场，并根据理论结果包或空气泵以减小声源的强度，从而降低压缩波上升的陡度，降低微气压波的强度。

加入计算控制源产生的次级声场，根据初级声场调整控制源的幅值和相位等参第章引言数，以降低微压波的强度。

全文主要分为以下几个微气压波的数据。

这些数据为理论预测提供了很好的参照和证明。

本文工作内容本文以声波方程为基础，求解高速运动的列车进入圆柱形隧道在隧道内产生的声场，并提出有源控制方法在初级声场的声源处通过放置压缩空气积所需要满足的关系式。

以上对微压波的预测和控制的研究方法为理论公式的推导对方程或方程进行数值求解和数值模拟进行缩尺模型实验或现场测量，获取压缩波和倍数增大。

但对带通风窗的缓冲棚和连续渐变扩张式入口隧道的研究已经有了定量的结论，已经得到了低马赫数下缓冲棚的通风窗等间隔均匀分布的情况下缓冲棚所满足的关系式和连续渐变扩张式隧道入口的横截面，以减小微气压波，应放在靠近出口的上游隧道里，而不是均匀的分布于整个隧道不论隧道有没有缓冲棚也不管缓冲棚的形状如何，随着马赫数的增大，经过压缩波阵面上的声压都在以的为缓冲棚的长度无论马赫数大小如何，理想的缓冲棚都具有这样的性质压缩波声压的增长是线性的。

这样它的梯度才最小，微气压波的幅度才最小若要快速放置碎石道床或叫沙囊些结论罗列如下抛物面型的列车车头相比椭圆型圆锥面型列车车头更能降低压缩波的梯度，从而降低微气压波的幅度对于普通的隧道，压缩波的厚度，而对于加了缓冲棚的隧道，对缓冲棚和扩张式隧道口的研究，带通风孔的缓冲棚可以增加压缩波的上升时间，从而减小压缩波的时间变化率习惯上称为梯度，减小微气压波。

由于声场比较复杂，针对这些措施的理论研究部分还局限在定性的层次上，这，改第章引言变其声阻抗，或在隧道出口处加扩张室。

此外，碎石道床与板式道床相比，产生的微气压波更小，随道的壁面对压缩波的传播也有重要影响。

在以上所有措施中，研究最多的是对隧道口的改进，特别是截面积大于隧道横截面积的缓冲棚等。

从压缩波传播过程的角度，改变压缩波波阵面的形状，如在隧道中放置些物体或装置，将最初的压缩波分成几个较弱的波，或在隧道里修建些旁支隧道，或增大部分隧道的横截面积。

针对这两个方面，科学家提出了减小微气压波的许多措施。

如从压缩波产生过程的角度，增加压缩波的上升时间达到幅值的时间，如对列车车头形状和长度进行优化设计，对隧道口进行优化设计，在隧道入口处增加段横抛物面型的列车车头相比椭圆型圆锥面型列车车头更能降低压缩波的梯度，从而降低微气压波的幅度。

现有控制方法概述由前面可知，微气压波的产生主要取决于两个方面压缩波的产生压缩波在隧道里的传播散射，可以减小微气压波通风井可起到很好的降噪作用，可代替成本较高的扩张式入口隧道。

英国贝尔法斯特女王大学的韩国安东国立大学的和日本佐贺大学的在年指出，气压波要小，但当列车速度超过时，情况刚好相反微气压波随阻塞比的增大而增大微气压波随列车车头的长度的增大而减小同时，碎石道床有吸声作用特别是在低频，它增加了能量耗散和压缩波的的形状和环境。

韩国汉城国立大学的等人在年指出，微气压波的幅度随列车速度的增大等价于马赫数的增大而增大低速时，列车以角倾斜驶入隧道所产生的微气压波比非倾斜驶入隧道所产生的微气的形状和环境。

韩国汉城国立大学的等人在年指出，微气压波的幅度随列车速度的增大等价于马赫数的增大而增大低速时，列车以角倾斜驶入隧道所产生的微气压波比非倾斜驶入隧道所产生的微气压波要小，但当列车速度超过时，情况刚好相反微气压波随阻塞比的增大而增大微气压波随列车车头的长度的增大而减小同时，碎石道床有吸声作用特别是在低频，它增加了能量耗散和压缩波的散射，可以减小微气压波通风井可起到很好的降噪作用，可代替成本较高的扩张式入口隧道。

英国贝尔法斯特女王大学的韩国安东国立大学的和日本佐贺大学的在年指出，抛物面型的列车车头相比椭圆型圆锥面型列车车头更能降低压缩波的梯度，从而降低微气压波的幅度。

现有控制方法概述由前面可知，微气压波的产生主要取决于两个方面压缩波的产生压缩波在隧道里的传播。

针对这两个方面，科学家提出了减小微气压波的许多措施。

如从压缩波产生过程的角度，增加压缩波的上升时间达到幅值的时间，如对列车车头形状和长度进行优化设计，对隧道口进行优化设计，在隧道入口处增加段横截面积大于隧道横截面积的缓冲棚等。

从压缩波传播过程的角度，改变压缩波波阵面的形状，如在隧道中放置些物体或装置，将最初的压缩波分成几个较弱的波，或在隧道里修建些旁支隧道，或增大部分隧道的横截面积，改第章引言变其声阻抗，或在隧道出口处加扩张室。

此外，碎石道床与板式道床相比，产生的微气压波更小，随道的壁面对压缩波的传播也有重要影响。

在以上所有措施中，研究最多的是对隧道口的改进，特别是对缓冲棚和扩张式隧道口的研究，带通风孔的缓冲棚可以增加压缩波的上升时间，从而减小压缩波的时间变化率习惯上称为梯度，减小微气压波。

由于声场比较复杂，针对这些措施的理论研究部分还局限在定性的层次上，这些结论罗列如下抛物面型的列车车头相比椭圆型圆锥面型列车车头更能降低压缩波的梯度，从而降低微气压波的幅度对于普通的隧道，压缩波的厚度，而对于加了缓冲棚的隧道，为缓冲棚的长度无论马赫数大小如何，理想的缓冲棚都具有这样的性质压缩波声压的增长是线性的。

这样它的梯度才最小，微气压波的幅度才最小若要快速放置碎石道床或叫沙囊，以减小微气压波，应放在靠近出口的上游隧道里，而不是均匀的分布于整个隧道不论隧道有没有缓冲棚也不管缓冲棚的形状如何，随着马赫数的增大，经过压缩波阵面上的声压都在以的倍数增大。

但对带通风窗的缓冲棚和连续渐变扩张式入口隧道的研究已经有了定量的结论，已经得到了低马赫数下缓冲棚的通风窗等间隔均匀分布的情况下缓冲棚所满足的关系式和连续渐变扩张式隧道入口的横截面积所需要满足的关系式。

以上对微压波的预测和控制的研究方法为理论公式的推导对方程或方程进行数值求解和数值模拟进行缩尺模型实验或现场测量，获取压缩波和微气压波的数据。

这些数据为理论预测提供了很好的参照和证明。

本文工作内容本文以声波方程为基础，求解高速运动的列车进入圆柱形隧道在隧道内产生的声场，并提出有源控制方法在初级声场的声源处通过放置压缩空气包或空气泵以减小声源的强度，从而降低压缩波上升的陡度，降低微气压波的强度。

加入计算控制源产生的次级声场，根据初级声场调整控制源的幅值和相位等参第章引言数，以降低微压波的强度。

全文主要分为以下几个方面第章对微压波的产生及其控制做了简单介绍，回顾了前人所做的工作，提出了本文主要研究的内容。

第二章将列车和隧道均视为圆柱体，根据声波方程和边界条件求解运动列车在隧道内产生的初级声场，并根据理论结果做数值模拟，对结果进行讨论。

第三章提出两种有源控制方法，对间接控制方法，在原声场的声源处设置符号相反的声源，计算有源控制下的声场，并做数值模拟对于直接控制方法，提出控制要点和实现方法。

最后设计了微压波产生观测和有源控制实验。

在结束语中，对全文的工作进行总结，并提出进步的工作方向。

第二章理论推导和数值模拟第二章理论推导和数值模拟初级声场的计算在这部分，采用日本大阪大学的和日本清水公司的在年提出的无扰动边界理论对高速列车在隧道内产生的初级声场进行计算。

假设隧道是半无限长的圆柱体，轴对称的列车以速度行驶并在时通过隧道入口。

以隧道入口平面的中心为坐标原点，隧道轴线为轴建立柱坐标系，如图所示。

图轴对称列车模型通过半无限长的圆柱体隧道线性声波方程为其中为声压，为空气中的声速，为拉普拉斯算符，在柱坐标系中表示为。

声源的表达式为其中，为单极子的质量流率，，为列车车身的横截面积为单位冲激函数，是柱坐标下径向函数的等价形式表示时刻列车头行驶到位置处，是列车头作为声源的位置函数。

假设隧道管壁为刚性，则媒质在隧道壁面的径向速度为零，从而声压的径向梯度为，即满足，其中为隧道的半径。

此外，声压在隧道入口两侧的值应是连续变化的，为第二章理论推导和数值模拟简化模型，假设隧道入口处的声压为，即，由于隧道是半无限长的，因此，在隧道里只存在向右传播的声波，而没有向左传播的反射波。

将式代入式，同时考虑到方向的对称性，即，得声波方程为