[发明专利]一种亚音速真空管道列车周围气流参数计算方法

权利要求书

1.一种亚音速真空管道列车周围气流参数计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、确定列车的运行速度以及在该速度下的阻塞比；

S2、计算临界阻塞比，并根据临界阻塞比判断列车是否处于壅塞状态；

S3、若列车处于非壅塞状态，则计算列车周围临界区域的气流参数；若列车处于壅塞状态，则分别计算列车前方、列车周围以及列车尾部的气流参数，具体方式为：

若管道内部处于非壅塞状态时，列车周围临界区域的气流参数的计算方式包括：

S301、将管道内部区域划分为列车前方区域、临界区域以及列车后方区域，其中，列车前方区域和列车后方区域的气流参数保持一致且均为初始气流参数；

S302、根据临界区域与列车前方区域的截面比值与对应速度的关系求解临界区域的马赫数；

S303、根据临界区域马赫数以及临界区域内气流参数与列车前方区域气流参数之间的关系求解临界区域的气流参数；

若管道内部处于壅塞状态，列车前方、列车周围以及列车尾部的气流参数计算方式为：

S311、将管道内部按照列车运行方向划分为区域1、区域2、临界区域、区域3、区域4、区域5和区域6，其中，区域1和区域6中的气流参数为初始值；

S312、根据列车运行速度、前驱激波运行速度、尾部激波运行速度以及管道阻塞比求解管道面积与临界区域喉道面积的比值求解壅塞状态下的区域1的马赫数；

S313、根据步骤S312计算的壅塞状态下的列车马赫数求解区域2中管道与列车运行对向的气体速度，并根据该速度计算前驱激波运行马赫数及区域2中的温度参数；

S314、根据区域1与区域2中的气流参数关系，求解区域2中的气流参数；

S315、根据区域2与临界区域的气流参数关系求解临界区域中的气流参数，并根据临界区域与区域3的气流参数关系求解临界区域3的气流参数；

S316、根据尾部激波运行速度求解区域3相对于尾部激波马赫数，并结合区域3与区域4的气流参数关系求解区域4的气流参数；

S317、根据区域3和区域4的参数关系求解区域4的尾部激波马赫数，并根据区域4与区域5的气流参数关系求解区域5的气流参数。

2.根据权利要求1所述的亚音速真空管道列车周围气流参数计算方法，其特征在于，所述临界阻塞比的计算方式为：

其中，β_t为临界阻塞比，Ma_t为列车速度对应的马赫数且u_t为列车速度，R为理想气体常数，K为气体绝热指数，T₁为管道环境温度。

3.根据权利要求2所述的亚音速真空管道列车周围气流参数计算方法，其特征在于，所述步骤S2中，若β_t≥β，则整个管道处于非壅塞状态；若β_tβ，管道内部处于壅塞状态，其中，β为管道阻塞比。

4.根据权利要求1所述的亚音速真空管道列车周围气流参数计算方法，其特征在于，所述步骤S302中临界区域的马赫数的计算方式为：

其中，Ma₁为列车运行马赫数且Ma₁＝Ma_t，Ma_cr为临界区域气流相对于列车的马赫数且Ma_cr＜1，A₁为列车前方区域的气道截面，A_cr为临界区域的气道截面。

5.根据权利要求4所述的亚音速真空管道列车周围气流参数计算方法，其特征在于，所述步骤S303中临界区域的气流参数计算方式为：

其中，P_cr为临界区域的管道压力，ρ_cr为临界区域的空气密度，T_cr为临界区域的温度，P₁为初始环境压力、T₁为初始环境温度、ρ₁为初始环境密度。