高速列车产生的压力波测量试验装置的开发TetsuyaDoi,TakanobuOgawa,TakanoriMasubuchi,激roKaku摘要这是一个用于研究高速列车所产生的压力波的试验装置，该装置使用压缩空气发射了一个比例为1/30的列车模型，模型符合实际列车的形状，同时在实车上进行了相同几何结构的测量。并建立了一个数学模型来预测该实验装置的性能。该模型允许使用实验装置设计参数的最佳值，以实现给定的目标速度，并通过调节压缩空气的压力来控制发射速度。实验装置中流量的测量表明，该装置达到了数学模型预测的性能，并能够以高于500km/h的速度发射列车模型。列车进入隧道所产生的压力波的测量数据，与现场测量的实验数据吻合得较好。还讨论了列车头部对压力波的强度和形式的影响。关键词：实验，高速列车，低频噪声，压力波1.引言高速列车在20世纪60年代最早发展起来，为了满足日益增长的快速大规模运输需求，列车以高达210km/h的速度运行。最新的日本新干线，动车运行速度高达360km/h。同样，日本的磁悬浮列车实验速度已经达到500km/h。列车在这样的高速度下运行，将会引起各种各样的空气动力学问题，其中之一就是低频噪声的产生。当列车在隧道和房屋等建筑物附近运行时，列车周围的亚音速绕流会与周围的建筑物产生相互作用。这种相互作用产生的压力波，最终会导致低频噪声传播给周围环境。列车进入隧道时产生的问题是最值得注意的。列车压缩隧道中的空气在隧道内外都会产生压力波。在隧道内，形成压缩波并向隧道出口传递，最终成为“隧道音爆”并离开隧道出口。在上世纪60年代，新干线开始运行时，出现了这个问题，Ozawa等人在1991年对其进行了实验和理论研究。同时，在隧道外，当列车进入隧道时，另一个压力波直接从隧道入口处喷出。在这项研究中这种压力波被称为“入口波”，频率通常小于10Hz，并且随着高速列车速度的提高，“入口波”现象将会更加明显（Tanaka等人.，2001）。对于列车所产生的压力波的实验研究，用于发射列车模型的轨道等装置是必须的，---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---并且该轨道上应有一些固定的结构，如隧道等。对于动态相似性，列车模型应运行在与实车相同的马赫数下。因此，研发一个以如此高的速度发射列车模型的装置是一个技术问题，在过去已经开发了各种技术。Saito等人在2006年用旋转圆盘向一节管子发射抛射体，以测量隧道音爆。在该实验中，抛射体比例为1/97，发射速度为500km/h。Ricco等人在2007年用弩那样的机制发射了一个比例为1/87、截面为圆形和方形的模型。另一种方法是使用压缩空气，这被认为一种是比旋转磁盘发射发射列车模型更快的方式。高山等人在1995年使用这种方法，使一个比例为1/200的模型速度达到了360km/h。在以前的研究中，列车模型或抛射体都是以简化的形状制造，如锥形、抛物面形。这些基础性研究，都是为了对这种现象取得一定的认识。但是，由于实验装置在保持真实列车几何形状方面的局限性，这些认识通常是片面的。然而，列车和隧道的形状会影响压力波。例如，据Bellenoue等人在2002报道，即使列车的横截面面积分布相同，压力波的峰值仍取决于列车的形状。因此，使用实际形状的列车模型，对于准确估计压力波的强度非常重要。Pope和DaCosta等人在1991年开发的实验装置，可以精确地使用列车模型，但它们的发射速度只有200~300km/h，对于最新的高速列车来说这样的速度还是不够的。在这项研究中，开发了一个利用压缩空气来发射列车模型实验装置，该装置可以发射与实际列车形状一样的列车模型，并对该实验装置的性能进行数学模拟。该模型允许使用实验装置设计参数的最佳值，以实现给定的目标速度，并通过调节压缩空气的压力来控制发射速度。这项研究中的目标速度是500km/h。通过测量实验装置的流量和压力，对数学模型进行验证，并对数学模型预测的性能与实验装置的性能进行比较。通过测量列车模型进入隧道模型所产生的压力波，并与现场测量数据进行比较，以此来验证该实验装置。同时也讨论了列车头部形状对压力波的影响。名称符号定义名称符号定义列车模型阻力系数温度压力系数列车速度加速度管的水...