地铁迅速发展的同时,列车活塞风问题也日益引起人们的广泛关注。随着列车运动速度的提高,该问题已成为地铁环境中的重要研究课题之一。 首先,本文分析了地铁列车在隧道中运行时活塞风的形成机理,在此基础上,通过对地铁隧道和站台做出一定的简化和假设,建立相应的活塞风物理模型和流动的数学模型;给出了描述活塞风流动的三维湍流流动的不可压N-S方程,采用有限体积法对控制方程进行离散。 其次,考虑到地铁列车的运动,在数值计算中提出了一种动网格生成技术,该技术的主要特点是在计算域内利用原有的初始网格进行插值计算来构造新网格。模拟了列车运动规律,并采用C语言编制UDF程序来实现的。 第三,对地铁区间隧道内活塞风进行数值模拟和结果分析,将模拟结果与理论计算和已测结果进行比较,验证建模的合理性及其计算方法的正确性。 最后,以南京地铁珠江路站为例,建立了珠江路站台内活塞风流动的三维物理数学模型,并进行数值模拟和结果分析,获得了站台内活塞风的速度和压力分布规律。 本文数值模拟采用动网格技术对列车产生的活塞风进行动态的研究,这在国内尚属首次。研究成果对我国进一步开展地铁网络系统与铁路隧道空气动力学和热力学研究,具有重要的理论意义和实用价值。