[发明专利]隧道气动载荷影响因素的权重分析方法及计算机系统

说明书

本发明公开了一种隧道气动载荷影响因素的权重分析方法和计算机系统，该权重分析方法包括：通过三维数值模拟计算列车以及隧道的气动载荷；根据列车以及隧道的气动载荷建立综合权重分析数学模型；根据所述综合权重分析数学模型，构建车内外空气动力学属性集及决策矩阵；根据已构建的车外空气动力学属性集及决策矩阵进行数值计算结果的权重分析。本发明能够直观可靠地反映列车和隧道的气动载荷参数在高速列车过隧道时的影响权重，为工程设计人员提供可靠的设计依据，简化设计过程中的计算。

技术领域

本发明涉及轨道列车的车/隧空气动力学效应技术领域，尤其涉及一种隧道气动载荷影响因素的权重分析方法及计算机系统。

背景技术

截至2016年底，中国高铁营业里程超过2.2万公里，占世界高铁总里程3.4万公里的60％以上。到2025年，中国高速铁路运营里程将达到3.8万公里。由于中国区域跨度大，高铁线路需要经过很多地质复杂的地区，尤其是中国西北和南部地区，导致高速列车线路上不得不修建很多隧道。

当高速列车通过隧道时，列车周围流场边界发生突变，使得运行列车周围空气的压力发生急剧变化。这种突变的压力会对列车运行舒适性、稳定性以及安全性带来了极大的挑战，使得列车阻力急剧增大，车内外压差发生显著变化，严重影响了列车运行的经济性和乘客的乘车舒适性。而列车气动载荷的变化跟车/隧主要影响因素(编组长度、列车速度、阻塞比、隧道长度)密切相关，从理论上分析，阻塞比越小，列车通过隧道的气动载荷影响越小，但是实际上必须考虑工程施工的成本，为了使我国的高铁项目既经济又安全，同时也为了提高我国高铁在国际上的竞争力，因此有必要对车/隧参数空气动力性能合理匹配的问题深入研究。

对列车过隧道的气动载荷影响因素进行研究时，最真实有效的实验方法就是实车试验，但是受制于我国现有隧道截面积为统一标准，无法对阻塞比这一影响因素进行控制变量研究，因此最常用并且最有效的方法就是三维数值模拟计算的方法。

进行权重分析时，由于单种权重分析法可能会生对数据产生较大误差，不能全面表现参数之间的关系，比如变异系数法在权重分析时对指标的经济意义重视不够，容易出现误差。

发明内容

本发明提供了一种隧道气动载荷影响因素的权重分析方法及计算机系统，用以解决现有高铁隧道截面大小设计时技术参考数据的不足，在进行权重分析时，单种权重分析法数据误差较大的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种隧道气动载荷影响因素的权重分析方法，包括以下步骤：

通过三维数值模拟计算列车以及隧道的气动载荷；

根据列车以及隧道的气动载荷建立综合权重分析数学模型；

根据综合权重分析数学模型，构建车外空气动力学属性集及决策矩阵；

根据已构建的车外空气动力学属性集及决策矩阵进行数值计算结果的权重分析。

作为本发明的方法的进一步改进：

优选地，通过三维数值模拟计算列车以及隧道的气动载荷，包括：构建列车所在工况的流场模型，对模型进行网格划分，然后将划分好的网格模型导入计算机进行三维数值模拟，计算列车以及隧道的气动载荷。

优选地，列车以及隧道的气动载荷包括以下工况参数：列车编组长度、列车速度、列车外形、线间距、阻塞比、隧道长度和缓冲结构中的任意一种或几种的组合。

优选地，列车以及隧道的气动载荷包括以下工况参数：列车编组长度、列车速度、阻塞比和隧道长度。

优选地，建立综合权重分析数学模型，包括以下步骤：