【正文】 論公式的推導(dǎo)； (2) 對(duì) Euler方程或 NavierStokes 方程進(jìn)行數(shù)值求解和數(shù)值模擬； (3) 進(jìn)行 縮尺模型實(shí)驗(yàn)或現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，獲取壓縮波和微氣壓波的數(shù)據(jù) 。 在以上所有措施中，研究最多的是對(duì)隧道口的改進(jìn)，特別是對(duì)緩沖棚和擴(kuò)張式隧道口的研究，帶通風(fēng)孔的緩沖棚可以增加壓縮波的上升時(shí)間，從而減小壓縮波的時(shí)間變化率 (習(xí)慣上稱為梯度 )，減小微氣壓波。針對(duì)這兩個(gè)方面，科學(xué)家提出了減小微氣壓波的許多措施。而壓縮波的 “上升時(shí)間 ”(指壓縮波達(dá)到峰值的時(shí)間 )取決于列車車頭的形狀、隧道入口 的形狀和環(huán)境 [9]。 以上的式子主要集中于幅值的表達(dá)上，但還沒有給出微氣壓波和壓縮波的動(dòng) 態(tài)表達(dá)式 (主要指隨距離、時(shí)間的變化 )。 p 的經(jīng)驗(yàn)公式最早由 英國(guó)倫敦大學(xué)的 Woods和 英國(guó)鐵路局得比研發(fā)部 的 Pope在 1976年給出 [6]： 220 2 2 2 2112 ( 1 ) ( 1 / 2 )p P M MM?? ? ? ? ????? ??? ? ? ??? () 其中 p 為壓縮波的聲壓， ? 為空氣的比熱， 0P 為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓， 1???? ， ? 為阻塞比 (即列車橫斷面積和隧道橫斷面積之比 )， M 為馬赫數(shù)。 第一章 引言 1 第一章 引言 當(dāng)高速列車通過隧道時(shí)，列車與隧道內(nèi)的空氣之間發(fā)生強(qiáng)烈的相互作用，誘發(fā)一系列空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)，較突出的就是洞內(nèi)列車行車阻力增大、在隧道內(nèi)部形成很大的瞬變壓力，這種壓力變化以壓縮波的形式接近聲速在隧道內(nèi)傳播，當(dāng)壓縮波傳播到隧道出口時(shí)，大部分能量以膨脹波的形式向隧道內(nèi) 反射回去，造成隧道內(nèi)壓力波動(dòng)，影響乘車舒適度；同時(shí)也向外輻射出一低頻脈沖波，這種脈沖波產(chǎn)生的爆炸聲可達(dá) 140~150dB 甚至更高的聲壓級(jí) [1]，對(duì)周邊環(huán)境造成嚴(yán)重危害，這種低頻脈沖波 被稱 為 “微氣壓波 ”，其產(chǎn)生示意圖見圖 [2]。在此基礎(chǔ)上， 根據(jù)微氣壓波 與壓縮波的梯度成正比的性質(zhì)， 提出 兩種有源控制方法，并 對(duì)間接控制方法作了理論分析和數(shù)值模擬，結(jié)果顯示了有源控制的可行性和高效性。 本文 以聲波方程為基礎(chǔ) ， 根據(jù)無擾動(dòng)邊界假設(shè)， 對(duì)高速列車在隧道內(nèi)產(chǎn)生的 壓縮波 進(jìn)行 計(jì)算，根據(jù)理論結(jié)果作了數(shù)值模擬 ，通過與文獻(xiàn)中理論和數(shù)值模擬結(jié)果的對(duì)比，顯示出了很好的一致性 。 ii Abstract When the pression wave induced by a highspeed train entering a tunnel propagates to the tunnel exit, a lowfrequency pulse wave is radiated. The sound level of explosions of this pulse, which causes serious damages to the surrounding environment, is up to 140 ~ 150 dB even higher. This lowfrequency pulse is called microwave pressure. Based on acoustic equation and the undisturbed boundary assumption, the pression wave generated by a highspeed train entering a tunnel is calculated in this paper. Numerical simulation is then made according to theoretical results. The contrasts with those results in the literature show a good agreement. On the basis of the conclusion— the microwave is proportional to the pressure gradient of the pression wave, two active control methods are proposed. The theoretical analysis and numerical simulation are made according to the indirect control method and the results show the feasibility and efficiency. For direct control method, the key points of the method and the general implementation program are put forward. Finally, the experiments of the generation, observation and active control of the micropressure waves are designed. iii 目錄 摘要 .................................................................................................................................. i Abstract ............................................................................................................................ ii 第一章 引言 ................................................................................................................. 1 ......................................................................................................... 1 ........................................................................................ 1 .................................................................................................. 3 ......................................................................................................... 4 第二章 理論推導(dǎo)和數(shù)值模擬 ........................................................................................ 6 ...................................................................................................... 6 .............................................................................................................. 10 ..................................................................................................................... 11 第三章 微壓波有源控制 ............................................................................................. 12 .................................................................................................... 12 .............................................................................................................. 13 ..................................................................................