Управление аэроупругим взаимодействием подвижного состава с элементами искусственных сооружений тоннельного типа тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Каримов Дастонбек Давронбой угли

• Каримов Дастонбек Давронбой угли
• кандидат наук
• 2023

Оглавление диссертации кандидат наук Каримов Дастонбек Давронбой угли

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ ПО АЭРОДИНАМИЧЕСКОМУ ВЗАИМОДЕЙСТВИЮ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА С ЭЛЕМЕНТАМИ ИСКУССТЕННЫХ СООРУЖЕНИЙ

1.1. Обоснование необходимости мероприятий по обеспечению

оптимального аэродинамического взаимодействия подвижного

состава с искусственными сооружениями тоннельного типа

1.2. Обзор отечественных и зарубежных исследований

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

ГЛАВА 2. ОБЗОР МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ АЭРОУПРУГОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ДВИЖУЩЕГОСЯ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА И ИСКУССТВЕННЫХ СООРУЖЕНИЙ

2.1 Обоснование применения численных методов анализа аэроупругого

взаимодействия движущегося подвижного состава и искусственных сооружений

2.2 Основные допущения, принимаемые при численных исследованиях

аэроупругого взаимодействия движущегося подвижного состава и искусственных сооружений

2.3 Общие сведения об особенностях численного исследования

аэроупругого взаимодействия движущегося подвижного состава с искусственными сооружениями методом конечных элементов

2.4 Выбор метода численного моделирования турбулентных течений

2.5 Выбор метода моделирования движения подвижного состава при анализе аэроупругого взаимодействия с искусственными сооружениями тоннельного типа

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ АЭРОУПРУГОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА С ПОРТАЛЬНОЙ И РАМПОВОЙ ЧАСТЬЮ ТОННЕЛЬНЫХ

СООРУЖЕНИЙ

3.1 Реализующие программные комплексы

3.2. Верификация численной модели аэроупругого взаимодействия подвижного состава метрополитена с портальной частью тоннеля станционного комплекса

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

ГЛАВА 4. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ АЭРОУПРУГОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА С ЭЛЕМЕНТАМИ ИСКУССТВЕННЫХ СООРУЖЕНИЙ ТОННЕЛЬНОГО ТИПА

4.1 Особенности формирования структуры возмущенного состояния

ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ В СИСТЕМЕ «ПОЕЗД - ТОННЕЛЬ»

4.2 ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ВОЗДУШНЫ1Х МАСС В ПОРТАЛЬНОМ УЧАСТКЕ СИСТЕМЫ «ПОЕЗД - ТОННЕЛЬ»

4.3 ВЛИЯНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА БЛОКИРОВАНИЯ НА ФОРМИРОВАНИЕ УСЛОВИЙ АЭРОУПРУГОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СИСТЕМЫ «ПОЕЗД-ТОННЕЛЬ»

4.4 РАСЧЕТ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ И СКОРОСТИ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ ПРИ ДВИЖЕНИИ СКОРОСТНОГО ПОЕЗДА В ТОННЕЛЕ И ВБЛИЗИ ПОРТАЛЬНОЙ ЗОНЫ

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО УЛУЧШЕНИЮ ХАРАКТЕРИСТИК АЭРОУПРУГОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ТОННЕЛЬНЫХ СООРУЖЕНИЙ С ВЫСОКОСКОРОСТНЫМ ПОДВИЖНЫМ СОСТАВОМ

5.1 КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПОРТАЛЬНЫ1Х УСТРОЙСТВ ТОННЕЛЕЙ ДЛЯ ВЫСОКОСКОРОСТНОГО ДВИЖЕНИЯ

5.2 ВЫИОСНЫ1Е ПОРТАЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ КОНИЧЕСКОЙ ФОРМЫ ИЗ МОНОЛИТНОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОНА БЕЗ АТМОСФЕРНЫ1Х КАНАЛОВ

5.3 ВЫИОСНЫ1Е ПОРТАЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ПАРАБОЛИЧЕСКОЙ ФОРМЫ, ИЗ МОНОЛИТНОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОНА БЕЗ АТМОСФЕРНЫ1Х КАНАЛОВ

5.4 ВЫИОСНЫ1Е ПОРТАЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ПАРАБОЛИЧЕСКОЙ ФОРМЫ С АТМОСФЕРНЫМИ КАНАЛАМИ

5.5 РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО УЛУЧШЕНИЮ ХАРАКТЕРИСТИК АЭРОУПРУГОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ВЫСОКОСКОРОСТНОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА С ТОННЕЛЬНЫМ СООРУЖЕНИЕМ, ОБОРУДОВАННЫМ СТАЦИОНАРНЫМИ РАСХОДНО-НАПОРНЫМИ

ВОЗДУХОПЕРЕМЕЩАЮЩИМИ СИСТЕМАМИ БАЛАНСИРОВКИ ДАВЛЕНИЯ С

АВТОМАТИЧЕСКИМ УПРАВЛЕНИЕМ

5.6 РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО УЛУЧШЕНИЮ УСЛОВИЙ АЭРОУПРУГОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ТОННЕЛЬНЫ1Х СООРУЖЕНИЙ С ВЫСОКОСКОРОСТНЫМ ПОДВИЖНЫМ СОСТАВОМ, ОБОРУДОВАННЫМ БОРТОВОЙ

ВОЗДУХОПЕРЕМЕЩАЮЩЕЙ СИСТЕМОЙ БАЛАНСИРОВКИ ДАВЛЕНИЯ

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Управление аэроупругим взаимодействием подвижного состава с элементами искусственных сооружений тоннельного типа»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность. Применение искусственных транспортных коммуникаций на основе подземных сооружений большой протяженности (тоннелей) является одной из мировых тенденций развития железнодорожного транспорта. Одним из факторов, ограничивающих провозную способность железнодорожных магистралей, а также развитие высокоскоростных магистралей является наличие контурных препятствий местности и отсутствие возможности размещения. Для решения задач повышения провозной способности и развития высокоскоростного наземного транспорта в густонаселенных районах в настоящее время применяются тоннельные сооружения, позволяющие значительно сокращать протяженность трасс, обеспечивать безопасность и бесперебойность движения транспорта в любых климатических условиях с обеспечением необходимого скоростного режима.

Строительство железнодорожной линии Ангрен-Пап в корне изменит логистическую деятельность в Узбекистане за счет сокращения затрат (необходимых для экспорта сырьевых товаров) и повышенной надежности (необходимой для экспорта товаров с высокой ценностью). Функционирование высокоскоростного подвижного состава за счет мобильности трудовых ресурсов позволит создать новые рабочие места, развить инфраструктуру удаленных районов страны.

Вместе с тем, экономическая целесообразность этого транспортного объекта определяется величиной энергозатрат на производство транспортных услуг, и требует решения ряда вопросов влияния объекта на здоровье и качество жизни человека.

К наиболее важным эксплуатационным проблемам проекта следует отнести возникновение резких перепадов давления воздуха в районе головного вагона, появление движущейся впереди поезда воздушной волны, скорость которой зависит от скорости поезда, а также наличие зоны разрежения в хвостовой части поезда. При небольших скоростях движения наличие зоны уплотненного воздуха приводит к увеличению силы сопротивления движению и, как следствие, повышению расходу энергии на тягу поезда. При повышении скоростей движения помимо указан-

ных проблем возникают значительные ударные волны что является причиной возникновения сверхзвуковых течений, приводящих к появлению акустических эффектов в виде мощных кратковременных выбросов взрывного характера в области портала при выходе поезда на открытую местность. Также при движении поезда с высокими скоростями в протяженном тоннеле, внутри объема последнего образуются отраженные от порталов пульсационные волны давления, т.е. чередующиеся объемы сжатых и разряженных воздушных масс, движущихся с большой скоростью вдоль тоннеля попутно и навстречу движущемуся поезду [24].

Уплотнение воздушных масс оказывает негативное воздействие на устройства, расположенные вблизи очертания габарита подвижного состава, а также могут стать причиной появления витающих частиц, увлекаемых движущимся подвижным составом и приводящим к повреждению его подвагонного оборудования, оборудования систем обеспечения движения поездов и травмированию обслуживающего персонала и пассажиров. Помимо этого, ускоренное перемещение значительных объемов воздушных масс неизменно приводит к колебаниям статического давления в локальной области объема тоннеля. Резкий перепад статического давления более чем на 1 мм рт. ст. за час вызывает ухудшение самочувствия человека, сонливость, снижение трудоспособности, вялость в конечностях [1, 3 - 5, 76]. Крайне негативным для человека считается перепад в 6,7 мм рт. ст. По этой причине существующие нормативные документы, в частности технический регламент Таможенного союза «О безопасности высокоскоростного железнодорожного транспорта» (ТР ТС 002/2011), требует проведения специальных исследований для принятия решений по снижению колебаний аэродинамического давления в тоннелях, закрытых выемках и подземных станциях при проходе высокоскоростного железнодорожного подвижного состава с максимальными скоростями (ст. 4 п. 82-з) [2].

Ввиду того, что рассмотренные выше эксплуатационные факторы во многом зависят от скорости движения поезда, длины тоннеля, коэффициента блокирования тоннеля (отношение площади поперечного сечения тоннеля к площади попереч-

ного сечения подвижного состава), необходимо решение широкого класса задач исследования взаимодействия воздушных потоков с движущимся подвижным составом с целью минимизации негативного воздействия рассмотренных выше факторов.

Задача исследования аэроупругого взаимодействия подвижного состава и окружающих элементов при движении первого в тоннелях и на открытом пространстве не является новой. Решением задач, связанных с упругим аэродинамическим взаимодействием подвижного состава с окружающими его объектами и конструкциями занимались отечественные и зарубежные ученые: А.Д. Гиргидов, Ю. М. Ла-заренко, А.С. Ватаев, С.П. Ледяев, Е. М. Сюзюмова, Baker, C. Harvey, S. Lee, Е.В. Кравец, В.Н. Кавказский, Я.С. Ватулин, А.А. Воробьев, С.Т. Джаббаров, S.C. Jordon, Е.Л. Алферова, И.В. Лугин, Н. А. Чурков, О.В. Батурин, Н.В. Батурин, А.Я. Сагомонян, Е.Я. Поляковой и др. Здесь следует отметить, что данные работы либо сводились к уточнению коэффициентов аэродинамического сопротивления подвижного состава с целью улучшения качества тяговых расчетов, либо в них рассматривались движущиеся объекты со значительно редуцированными свойствами, в частности тоннели и движущиеся объекты были рассмотрены в двухмерной постановке без учета структуры как подвижного состава, так и тоннельных сооружений [19, 20]. В подавляющем большинстве работ для упрощения решения задачи рассматривались стационарные или квазистационарные методы учета движения подвижного состава, в частности использован метод внешнего обдува [21]. Этот подход позволяет снизить вычислительные затраты, однако является не вполне адекватным, поскольку имеется фундаментальное отличие аэродинамических процессов, протекающих при взаимодействии движущейся стенки с перемещаемыми ей объемами воздуха и процессов, протекающих при взаимодействии неподвижной стенки с движущимися потоками воздуха [22]. Наиболее значимо указанное отличие проявляется в характере распределения давления и скорости по объемам воздушных масс вблизи движущейся стенки (поверхности подвижного состава). Для получения адекватной картины распределения указанных величин необходимо решение задачи анализа аэроупругого взаимодействия между рассмотренными ранее

6

элементами в нестационарной постановке с учетом структуры и, в обобщенной постановке, скорости объектов, окружающих подвижной состав, что подразумевает выполнение аэродинамических расчетов в трехмерной постановке. Решение задачи в подобной постановке в настоящее время проработано не полностью. Кроме того, практически неизученным является вопрос управления аэроупругим взаимодействием подвижного состава с элементами искусственных сооружений, в том числе тоннельного типа, в частности вопрос выравнивания или значительного ослабления волн давления впереди и позади движущегося поезда. В некоторой степени этот вопрос был теоретически проработан в работах [15 - 18], однако ввиду того, что примененные технические решения относятся к безрельсовому и трубопроводному транспорту, необходимо рассмотреть вопрос об их применимости и адаптации к рельсовому высокоскоростному транспорту.

Таким образом, диссертационная работа, посвященная исследованию нестационарных аэродинамических процессов взаимодействия движущегося подвижного состава различных типов с окружающими элементами искусственных сооружений, в частности протяженными перевальными тоннелями, а также разработке рекомендаций по Управлению аэроупругим взаимодействием подвижного состава с элементами искусственных сооружений тоннельного типа является актуальной.

Степень разработанности. Теоретическая и методологическая основа диссертации в части особенности аэродинамического взаимодействия подвижного состава с элементами искусственных сооружений базируется на работах ученых ведущих транспортных институтов (ВНИКТИ, ВНИИЖТ, ДВГУПС, ИрГУПС, МИИТ, ОмГУПС, ПГУПС, РГУПС, СамГУПС, СГУПС, УрГУПС), а также мировой практики внедряемой как для грузового, так и для скоростного движения (Испания, Франция, Англия, США, Япония и др).

Объект исследования - аэроупругое взаимодействие и динамика формирования структуры воздушной среды на диффузорно-конфузорных участках движения подвижного состава вблизи искусственных сооружений тоннельного типа.

Область исследования - энергоэффективность грузовых и пассажирских перевозок в условиях аэродинамического взаимодействия подвижного состава с элементами искусственных сооружений тоннельного типа.

Цель исследования. Разработка рекомендаций по управлению аэроупругим взаимодействием подвижного состава с элементами искусственных сооружений тоннельного типа.

Для достижения указанной цели в диссертационной работе поставлены и решены следующие задачи:

1. Выполнен обзор современного состояния исследований аэроупругого взаимодействия движущегося подвижного состава и искусственных сооружений тоннельного типа.

2. Разработаны твердотельные модели исследуемых объектов: корпуса высокоскоростного состава, двухсекционного электровоза типа 2ЭС10, грузового полувагона (модель 12-119), элементов тоннеля (на примере портальной части и рампо-вой части), подвижного состава метрополитена (модель 81-740/741 «Русич» производства ОАО «Метровагонмаш»).

3. Разработаны и апробированы математические модели, позволяющие выполнять численные исследования аэродинамического взаимодействия движущегося подвижного состава и искусственных сооружений тоннельного типа при различных скоростях движения.

4. Проведено численное моделирование аэроупругого взаимодействия подвижного состава с элементами искусственных сооружений с учетом энерго и мас-сообмена на диффузорно-конфузорных участках портальных устройств тоннелей.

5. Разработаны рекомендации по повышению энергоэффективности и безопасности работы системы «подвижной состав - искусственное сооружение», путем снижения влияния турбулентных явлений процесса воздухообмена при движении поезда.

Методология и методы исследования. Исследования аэроупругого взаимодействия движущегося подвижного состава и искусственных сооружений выпол-

нялись с использованием методов численного моделирования и разработки математических моделей на основе метода конечных объемов для моделирования аэроупругого взаимодействия в системе «подвижной состав - искусственное сооружение тоннельного типа». Для моделирования турбулентного течения применена к-е модель и использованы осредненные уравнения Навье-Стокса. В теоретических исследованиях использованы особенности структуры распределения турбулентных воздушных потоков в пространстве «подвижной состав - искусственное сооружение тоннельного типа». Для верификации разработанных математических моделей применены методы экспериментального исследования. Анализ аэродинамических процессов в системах сложной геометрической конфигурации при наличии движущегося подвижного состава производился с применением программного комплекса SoHdWorks FlowSimultion, а анализ полученных данных произведен методами статистической обработки результатов численного моделирования.

Научная новизна диссертационной работы:

1. Разработана уточненная динамическая модель аэроупругого взаимодействия в системе «подвижной состав - искусственное сооружение тоннельного типа», с учетом энерго-массообмена на диффузорно-конфузорных участках.

2. Изучены особенности структуры распределения турбулентных воздушных потоков в пространстве «подвижной состав - искусственное сооружение тоннельного типа», оказывающих наибольшее влияние на процесс формирования эффекта сопротивления движению состава на диффузорно-конфузорных участках.

3. Построена численная модель перемещений воздушных масс на диффу-зорно-конфузорных участках.

4. Предложены научно обоснованные рекомендации по компенсации перепадов давления воздушных масс перед головной и за хвостовой частью высокоскоростного поезда путем направленного перемещения объемов среды в коридоре движения состава с помощью создания локальных зон сжатия / разрежения воздуха стационарным и бортовым оборудованием.

Теоретическая значимость работы. Разработаны научно-обоснованные технические и технологические решения по улучшению динамических качеств и аэроупругого взаимодействия подвижного состава с элементами искусственных сооружений тоннельного типа.

Практическая значимость работы заключается в следующем:

1. На основе результатов физического эксперимента построена и верифицирована математическая модель, описывающая процесс аэроупругого взаимодействия в системе «подвижной состав - искусственное сооружение тоннельного типа».

2. Разработана динамическая модель структуры воздухообмена на диффу-зорно-конфузорном участке тоннеля, которая позволяет более адекватно описать процесс формирования турбулентных воздушных потоков, способствующих образованию «поршневого» эффекта при аэроупругом взаимодействии подвижного состава с поверхностями искусственных сооружений тоннельного типа.

3. Предложена конструкция портальной части тоннеля, минимизирующая влияние турбулентных потоков воздушных масс при аэроупругом взаимодействии с движущимся поездом.

4. Предложены технологические решения по снижению неравномерности распределения давления воздушной среды по длине состава.

Положения, выносимые на защиту:

1. Усовершенствованная математическая модель, описывающая процесс аэроупругого взаимодействия в системе «подвижной состав - искусственное сооружение тоннельного типа», использованная при численном динамическом анализе в программном комплексе SolidWorks FlowSimulation, подтвержденная результатами натурного эксперимента.

2. Результаты численных и экспериментальных исследований аэродинамических процессов, обусловленных взаимодействием движущегося подвижного состава и искусственных сооружений тоннельного типа, в части динамики изменения структуры возмущенной воздушной среды при проходе подвижным составом портальной части тоннелей.

3. Методика численного моделирования аэроупругого взаимодействия искусственных сооружений тоннельного типа с движущимся подвижным составом с использованием метода конечных объемов (метод «замороженного ротора»).

4. Механизм образования колебаний статического давления среды, оказывающий влияние на здоровье пассажиров, локомотивную и поездную бригады.

5. Способ минимизации влияния воздействия турбулентных потоков воздушных масс при аэроупругом взаимодействии искусственных сооружений тоннельного типа с движущимся подвижным составом на основе изменения конструкции портальной части тоннеля, применения устройств линеаризации распределения давления по длине поезда.

Степень достоверности. Достоверность приведенных результатов проделанной работы подтверждена сходимостью теоретических и экспериментальных данных исследований и обоснованностью принятых допущений.

Апробация результатов. Работа выполнялась в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего образования «Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I» (ФГБОУ ВО ПГУПС) на кафедре «Электрическая тяга».

Опытно-экспериментальные исследования проводились в лабораториях кафедры "Электрическая тяга" ФГБОУ ВО ПГУПС.

Основные результаты, положения диссертационной работы и предложения по реализации обсуждались на заседаниях кафедры «Электрическая тяга» и на международных симпозиумах и конференциях: X Международный симпозиум «ELTRANS 10.0» (г. СПб, 2019 г.), «Системы автоматизированного проектирования на транспорте» (г. СПб, 2021 г.), Международная научно-техническая Интернет - конференция «Новые материалы и технологии в машиностроении» (г. Брянск, 2022 г.), VIII Международная научно-практическая конференция (г. Уфа, 2022 г.), IV Бетанкуровский международный инженерный форум (г. СПб, 2022 г.), «Системы автоматизированного проектирования на транспорте» (г. СПб, 2023 г.), II Международная научно-техническая конференция «Железнодорожный подвижной

состав: проблемы, решения, перспективы» (г. Ташкент, 2023 г.), XI Международный симпозиум «ЕЬТКАШ 10.0» (г. СПб, 2023 г.).

Личный вклад. Результаты, приведенные в диссертационной работе при исследовании аэроупругого взаимодействия подвижного состава с элементами искусственных сооружений тоннельного типа, а также рекомендации по снижению неравномерности распределения давления в тоннеле с помощью различных технических решений, получены автором самостоятельно, в частности:

1. Усовершенствованная математическая модель, описывающая процесс аэроупругого взаимодействия в системе «подвижной состав - искусственное сооружение».

2. Методика численного моделирования аэроупругого взаимодействия искусственных сооружений с движущимся подвижным составом с использованием метода конечных объемов.

3. Способ минимизации влияния воздействия турбулентных потоков воздушных масс при аэроупругом взаимодействии искусственных сооружений с движущимся подвижным составом на основе изменения конструкции портальной части тоннеля и бортовых устройств линеаризации значений давления по длине состава.

Публикации. Основные положения диссертационной работы и научные результаты опубликованы в 11 печатных работах единолично и в соавторстве, из них 6 - в рецензируемых изданиях, включенных в Перечень изданий, рекомендованных ВАК РФ для публикации результатов диссертационных работ.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Диссертационное исследование проведено в соответствии с паспортом специальности ВАК Министерства образования и науки Российской Федерации 2.9.3 - Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация, и соответствует следующим разделам «Области исследования» паспорта специальности: п. 1. Эксплуатационные характеристики и параметры подвижного состава и систем тягового электроснабжения, повышение их эксплуатационной надёжности и работоспособности. Системы электроснабжения железных дорог, промышленного железнодорожного транспорта, рельсового городского транспорта и метрополитенов. Методы и средства снижения

12

энергетических потерь, обеспечения энергетической безопасности тяги поездов и электроснабжения железных дорог; п.6 «Улучшение динамических и прочностных качеств подвижного состава. Взаимодействие подвижного состава и пути. Снижение износа элементов пути и ходовых частей подвижного состава. Повышение безопасности движения, обеспечение работоспособности ходовых частей подвижного состава».

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из 5 разделов, включая введение, заключение, списка используемых источников и приложение. Объем работы составляет 134 стр., в том числе 77 рисунков, 24 таблицы, 2 приложения. Список цитированной литературы содержит 80 источников, в том числе - 6 работ автора единолично и с соавторами.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ ПО АЭРОДИНАМИЧЕСКОМУ ВЗАИМОДЕЙСТВИЮ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА С ЭЛЕМЕНТАМИ

ИСКУССТЕННЫХ СООРУЖЕНИЙ 1.1. Обоснование необходимости мероприятий по обеспечению оптимального аэродинамического взаимодействия подвижного состава с искусственными сооружениями тоннельного типа

В настоящее время исследовательские усилия в области проектирования высокоскоростных транспортных средств направлены на преодоление аэродинамических эффектов, влияющих на безопасность и показатели эксплуатационных энергозатрат. К основным мероприятиям по обеспечению оптимального аэродинамического взаимодействия подвижного состава относятся улучшение формы головных частей подвижного состава, а также изменение конструкции портальных частей тоннельных сооружений.

Особенно значимо аэродинамические процессы проявляются при прохождении транспортным средством тоннельных сооружений, когда движущийся корпус подвижного состава образует с тоннелем последовательно расположенные области стесненного движения воздушных масс в виде диффузоров и конфузоров. При этом структура возмущенного состояния воздушной среды на данном участке определяется площадью зазора «подвижной состав - тоннель», геометрией конфигурации головного обтекателя подвижного состава и скоростью его движения.

К настоящему времени общепринято, что для достижения оптимальных характеристик с точки зрения аэроупругого взаимодействия оптимизацию конструкции подвижного состава и формы портальных сооружений параметры инфраструктуры следует осуществлять совместно. В частности, критерии ЕС по технико-эксплуатационной совместимости (Т81) [1, 68-71], указывают на то, что система рельсового транспорта должна функционировать оптимальным образом с точки зрения, как затрат, так и обеспечения безопасности и охраны здоровья людей, что заключается в следующем:

• устойчивость к воздействию бокового ветра и снижению риска схода с рельсов при определенных климатических условиях на специфических участках пути, например, на мостах и насыпях;

• защита персонала, занятого в работах на линии, и пассажиров на платформах при прохождении высокоскоростных поездов, создающих эффект спутной струи. Для уменьшения опасности затягивания людей необходимо ограничить максимальную скорость воздушного потока;

• смягчение нагрузки от воздействия перепадов давления на открытых участках и в тоннелях;

• ограничение вероятности выброса балласта при высокой скорости движения поездов;

• снижение амплитуды волн микродавления в случае возникновения звукового удара у выходного портала тоннеля при входе поезда с высокой скоростью в тоннель с противоположной стороны.

Рисунок 1.1 - Эпюры давления воздушной среды в профиле и плане по методу «обратимости» при движении состава на открытом пространстве

1.2. Обзор отечественных и зарубежных исследований

Методики взаимодействия обтекаемых объектов с текучей средой разработаны и успешно применяются в практике авиационной промышленности. В частности, в [2] для практических исследований в аэродинамических трубах применяется эффект

"обратимости", - когда неподвижно закрепленный испытуемый объект омывается встречным воздушным потоком. Однако практика применения методик расчета летательных аппаратов не в полной мере учитывает специфику формирования структуры среды воздушных масс, возмущенных движением высокоскоростного поезда. Движение состава происходит постоянно в непосредственной близости от поверхности земли (между подвижным и не подвижным экранами), в связи с чем в коридоре движения электроподвижного состава образуются сложные продольно-поперечные динамические вихревые структуры, чередующиеся зоны повышенного и пониженного давления и плотности (рисунок 1.1), оказывающие значительное влияние на энергозатраты при перемещении состава.

На рисунке 1.2 представлены зоны уплотнения и разряжения на поверхностях модели состава объекта - профиль SiemensVelaroRUS "Сапсан".

Головной вагон

Хвостовой вагон

Рисунок 1.2 - Зоны уплотнения и разряжения на поверхностях модели состава объекта - профиль SiemensVelaroRUS "Сапсан" по методу «обратимости»

Максимальную амплитуду давления имеет знакопеременный импульс, образующийся в районе головного обтекателя поезда. Область разрежения, формирующаяся на хвостовом обтекателе состава, по амплитуде значительно меньше головного импульса, характеризуется высокой турбулентностью, с образованием струйно-отрыв-

ных течений воздушной среды. Для высокоскоростного поезда длиной до 200 м основную часть энергозатрат на преодоление сопротивления движению составляет боковое сопротивление (сопротивление обшивки), для четырехвагонного регионального поезда наибольшее влияние оказывает сопротивление головной и хвостовой частей.

Значительно меньшие по амплитуде возмущения возникают на участках ниш ходовых устройств, межвагонных промежутков, устройств токосъема (таблица 1.1).

Таблица 1.1 - Участки возникновения перепадов давления

Характерные участки возникновения перепадов давления Давления, [Ра]

Носовая часть электропоезда 111940

Между первым и вторым вагоном 104470

Между вторым и третьим вагоном 101980

Между третьим и четвертым вагоном 103225

Хвостовая часть электропоезда 105715

В случае движения грузовых поездов картина распределения воздушных потоков несколько иная. Здесь участки турбулентных возмущений воздушных масс появляются в районе выступающих частей корпуса локомотива, например, кондиционеры, выключатели, форкамеры, а также иное крышевое и подвагонное оборудование. Эти элементы конструкции становятся основным источником увеличения аэродинамического сопротивления. Максимальный же уровень турбулентности генерируют порожние полувагоны, их расположение в составе поезда, наличие крупногабаритных плохообтекаемых грузов на платформах (см. рисунок 1.3).

Щ 17-92а Итерация = 316

- 16.542

■ 15.163

■ 13.785

- 12.406

Рисунок 1.3 - Электровоз типа 2ЭС10 и грузового полувагона (модель 12-119) на

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Каримов Дастонбек Давронбой угли, 2023 год

источников)

С целью исследования эффективности мер по устранению пульсации давления на торцовых частях тоннеля устройством портальный части было выполнено численное моделирование ряда вариантов конструктивного исполнения портала.

5.2 Выносные портальные конструкции конической формы из монолитного железобетона без атмосферных каналов

Одним из вариантов решения данной задачи - создание условий постепенного изменения объема окружающего пространства вокруг подвижного состава, что позволит увеличить время процесса балансировки давления текучей среды. В качестве подобного устройства может выступать выносное портальное сооружение в виде оболочки конической формы из монолитного железобетона, продлевающей торцовую часть тоннеля (рисунок 5.3.).

Рисунок 5.3 - Вид портальной конструкции без атмосферных каналов.

* - Б - диаметр тоннеля

В результате проведенных исследований установлено [66], что в процессе перемещения подвижного состава относительно конической области портала тоннеля, воздушные массы, увлеченные поездом, активно взаимодействуют с портальной зоной обделки, при этом часть воздушной среды, расположенной перед головным обтекателем, подвергается уплотнению (поршневой эффект), а другая часть воздушной среды, находящейся в области крыши и бортов, испытывает одновременное увлечение движением поверхности состава и торможение от контакта с постепенно приближающейся поверхности свода тоннеля (таблица 5.3.), что приводит к возникновению вихреобразования.

Таблица 5.3 - Динамика изменения параметров воздушных масс при движении состава в районе портала тоннеля конической формы.

Выезд (движение вправо)

100460.94 11ега1юп = 237

100449.91

100438.87

100427.84

100416.81

100405.77

100394.74

100383.71

100372.68

100361.64

100350.61

100339.58

100328.55

На эпюре интенсивности турбулентности очевидно формирование трех установившихся вихревых структур, находящихся в зазоре надкрышевого пространства подвижного состава и портального сооружения. Взаимодействие данных вихревых структур с движущимися объемными элементами подвижного состава и находящимися в покое поверхностями обделки, а также взаимодействие вихрей между собой создает условия возникновения блокировки перемещения воздушных масс, что является источником значительного сопротивления движению поезда.

89

101340

101320

101300

g-01280

101260

101240

101220

1

♦ ji 2 3

пл ' ki W/¿-m Wa 1

jli i 1 í

j ¡ i il п_

щ-щ--UYit'* £

100

200

300 ДЛИНА [M]

400

500

600

■0,5а

-а —1,5 а

Рисунок 5.4 - Зависимость давления воздушной среды от угла конической части портала тоннеля (1 - красный линии, при поднята портального часть на 0,5а; 2 - синий линия, при поднята портального часть на а; 3 - черный линии, при

поднята портального часть на 1,5а;)

Здесь базовое значение угла конусной поверхности определяется отношением длины конусной части к разнице диаметров максимального диаметра к основному диаметру тоннеля.

101335 101330 101325 101320 101315 101310 101305 101300 101295 101290 101285

y = 4,6392x2 - 33,918x + 101361

0,5а

а

1,5а

Рисунок 5.5 - Линия тренда изменения максимального давления воздушного среды в условиях конической части портала тоннеля

90

101340 101320

< 101300

О-

х 101280

ш

са

§ 101260 101240 101220

1 2

1н

¡к. . 3

т

Ж

■ 1 ч ш

100

200 300 400

ДЛИНА [М]

500

600

■Зс]

•6с1

•8с1

Рисунок 5.6 - Эпюра распределения давления воздуха по длине при различной длине портальной части тоннеля (1 - длина портальной части 3d; 2 - длина портальной части 6d; 3 - длина портальной части 8d)

у = 2,1548х2 - 15,146х + 101334

36

66

86

Рисунок 5.7 - Линия тренда максимального давления воздушного среды при условиях разных длина конической части портала тоннеля

Можно отметить, что при скорости 200 км/ч подвижного состава, коэффициенте блокирования тоннеля - 5.5, на длине конической части портала - 60 (диаметров тоннеля), отношении диаметров конуса 1:2, изменение давления воздушной

среды составило 85 Па, за период времени - 1,67 с (таблица 5.4).

91

Таблица 5.4 - Значение результат численного моделирование с портальном часть тоннеля без атмосферных каналов.

Скорость ЭПС км/ч. (м/с) 200 (55.5)

Дельта давления Р = Рмах - Рмин, Па. 101312 - 101227 = 85

Дистанция входа головной части Ь, м 6D (90)

Падение давления за 1 с, Па 50,89

Результат моделирования входа поезда в тоннель, не оборудованный портальным сооружением, показал ускоренное падение давления воздушной среды 145 Па за секунду. Следовательно, портальное устройство конической формы позволяет снизить перепад давления почти в 3 раза. Сравнительный анализ показывает, что изменение угла наклона образующей в среднем 2.5 раза эффективнее увеличения протяжённости портальной части.

5.3 Выносные портальные конструкции параболической формы, из монолитного железобетона без атмосферных каналов

Механизм взаимодействия текучей среды с поверхностями тоннеля и подвижного состава аналогичен варианту с порталом конической формы, однако отличие состоит в том, что вариант оболочки портальной конструкции параболической формы создает условия для ускоренного процесса компенсации давления (рисунок 5.8.).

Рисунок 5.8 - Схема портальной конструкции параболической формы без

атмосферных каналов

В результате выполненных расчетов аэроупругого взаимодействия при проследовании поездом портальной части рассмотренной геометрии при въезде и вы-

езде получены эпюры распределения давления, скорости и интенсивности турбулентности. Результаты сведены в таблица 5.5. В результате расчетов выявлено подобие процессов, происходящих при движении поезда в зоне конического портала. Таблица 5.5 - Результаты расчета процессов проследования портальной части тоннеля параболической формы.

Въезд (движение влево)

Выезд (движение вправо)

H- 100382.55 1- 100380.31 100378.06 \ 100375.81 { 100373.56 I- 100371.31 100369.06 ■ 100366.82 H- 100364.57 [ 100362.32 Hr 100360.07 100357.82 100355.58 ■ 100353.33 100351.08 Pressure [Pa] Cut Plot 1: contours Cut Plot 1: isolines Cut Plot 3: contours Iteration = 473

t t t t f t t t t Г f t v - - - _ ---- * \ ч ч 4 ч

..... nr —F T —.......

Turbulence Intensity [%]

Cut Plot 1: contours Cut Plot 1: ¡salines Cut Plot 3: contours Cut Plot 3: isolines

'Right

На эпюре интенсивности турбулентности установлены признаки формирования трех вихревых зон в зазоре между крышевой областью поезда и обделкой тоннеля. Таким образом, процесс аэроупругого взаимодействия здесь имеет тенденцию к усложнению и росту показателей блокирования.

По результатам моделирования можно отметить, что при скорости подвижного состава 200 км/ч, коэффициенте блокирования тоннеля - 5.5, радиусе параболической части портала 4.74О, на длине - 6О, отношении диаметров конуса 1:2,

94

изменение давления воздушной среды составило 46 Па, за период времени 0,92 с (таблица 5.6.).

Таблица 5.6 - Результаты численного моделирования с портальном параболической формы без атмосферных каналов

Скорость ЭПС км/ч. (м/с) 200 (55.5)

Дельта давления Р = Рмах - Рмин, Па. 101277 - 101231 =46

Дистанция входа головной части Ь, м 6Б (90)

Падение давления за 1 с, Па 50

Таким образом, данный вариант конструкции портала, также как и конический позволяет в среднем в 3 раза снизить изменение давления воздушной среды, но при этом, дополнительно, обеспечивается улучшенный баланс давления среды вдоль состава. Вместе с тем, капитальные затраты на строительство данного варианта превышают вариант конической формы.

101320 101310 101300 101250 £ 1012В0

ИЛ

^ 101270

< 101260

101250 101240 101230 101220

.1

•

1 ^ 2

Г ' Дг

^^3

т ^

о .

•

100

200

300 400

ДЛИНА[М]

—*—А=40

500

600

Рисунок 5.9 - Эпюра сравнения давления текучей среды с различными радиусами

портальной конструкции параболической формы без атмосферных каналов (1 - зелёным показана параболическая портальная часть с радиусом Б; 2 - синим -параболическая портальная часть с радиусом 2Б; 3 - оранжевым - параболическая

портальная часть с радиусом 4Б)

Рисунок 5.10 - Линия тренда максимального давления воздушной среды с различными радиусами портальной конструкции параболической формы без

атмосферных каналов

Сравнительный анализ портальных конструкций с различными радиусами параболической формы показывает, что увеличение радиуса образующей по квадратичной зависимости замедленно снижает давление вязкой среды в зазоре «подвижной состав - портальное устройство» на величину в пределах 10%. Кроме того, имеет место смещение местоположения максимума кривой давления с увеличением радиуса предела габарита портала.

5.4 Выносные портальные конструкции параболической формы с атмосферными каналами

Общим недостатком выше указанных вариантов решения портальной части тоннеля является интенсивная турбулизация воздушных потоков при перемещении подвижного состава относительно портала тоннельного сооружения, что повышает сопротивление движению транспортного средства. С целью снижения негативного эффекта от вихреобразования воздушных масс и стабилизации давления в коридоре движения ЭПС в тоннеле, разработана схема портального сооружения параболической формы с атмосферными каналами, позволяющая снизить пульсацию давления воздушной среды (рисунок 5.11).

Рисунок 5. 11 - Схема устройства портальные конструкции параболической формы с атмосферными каналами величиной 0,0Ш

Положительный эффект применения параболической формы портала (ускоренная перестройка структуры движущейся воздушной массы при резком изменении объема окружающего пространства) нивелируется интенсивным образованием турбулентных явлений течения вязкой воздушной среды. Проблему позволяет решить вариант устройства секций с атмосферными каналами, призванными улучшить условия взаимодействие возмущенных воздушных масс с окружающей средой. Постепенное включение в работу атмосферных каналов при перемещении подвижного состава в пределах габарита портала, позволит снизить интенсивность турбулентных процессов на локальном уровне, таким образом, уменьшить воздействие негативным факторов, связанных с неравномерным распределением давления воздушной среды. Результаты расчета процессов при аэроупругом взаимодействии подвижного состава и портальной части при въезде и выезде из тоннеля представлены в таблице 5.7.

Таблица 5.7 - Эпюра распределения параметров текучей среды в зоне портальной конструкции параболической формы с атмосферными каналами.

выезд

Высокая эффективность применения системы параболических секций наглядно проявляется на эпюре интенсивности турбулентности. Видно, что область турбулентных образований сегментирована, размеры их значительно снижены и удалены от поверхности поезда. При этом установлена значительная чувствительность работоспособности сооружения к величине зазора атмосферных каналов.

По результатам моделирования можно отметить, что при скорости 200 км/ч подвижного состава, коэффициенте блокирования тоннеля - 5.5, радиусе параболической части портала 4.74Э, общей длине секций - 6Э, отношении диаметров конуса 1:2, изменение давления воздушной среды составило 9 Па за период времени 1,44 с (таблица 5.8.).

Таблица 5.8 - Результаты численного моделирования с секционном портальном параболической формы с атмосферными каналами.

Скорость ЭПС км/ч. (м/с) 200 (55.5)

Дельта давления Р = Рмах - Рмин, Па. 101234 - 101225 = 9

Дистанция входа головной части Ь, м 6Б (90)

Падение давления за 1 с, Па 6

Рисунок 5.12 - Зависимость давления воздушной среды вдоль состава от величины зазора атмосферных каналов секционного портала параболической формы при выезде из тоннеля (1 - портальные конструкции параболической формы с атмосферными каналами величиной 0,005Б; 2 - портальные конструкции параболической формы с атмосферными каналами величиной 0,0Ш; 3 -портальные конструкции параболической формы с атмосферными каналами

величиной 0,02Б)

Рисунок 5.13 - Линия тренда давления воздушного среды с разных величина атмосферных каналов секционного портала параболической формы

Результаты моделирования портального устройства с атмосферными каналами показали высокую эффективность уравновешивания давления текучей среды минимальный перепад составил 9 Па. Однако, следует отметить крайне высокую чувствительность устройства к величине зазора канала: уменьшение линейного размера атмосферных каналов менее чем 0,005D нецелесообразно, поскольку не оказывают существенного влияния на процесс турбулизации воздушной среды (наблюдается скачок повышенного давления). Требуемый эффект наблюдается в промежутке размеров 0,01D-0,02D, где наблюдается небольшой скачок пониженного давления в приемлемом промежутке значений. Дальнейшее увеличение линейного размера канала нивелирует эффект, поскольку расположенные на большой дистанции параболические секции не оказывают взаимного влияния на процесс турбулизации возмущенных воздушных масс.

Общий сравнительный анализ результатов численного моделирования рассматриваемых вариантов конструктивного устройства портальный части тоннеля предоставлены на сводном графике (рисунок 5.14).

1013 20 101310 101300 101290 101280 101270 101260 1012 S0 101240 101230 101220

Рисунок 5.14 - Сравнение результатов моделирования распределения давления воздушной среды при перемещении (выезд) подвижного состава в зоне портального сооружения различного конструктивного решения (1 - без портального тоннельного сооружения; 2 - с портальной конструкцией конической формы; 3 - с портальной конструкцией параболической формы без атмосферных каналов; 4 - с портальной конструкцией параболической формы с атмосферными

каналами) 100

Результат численного моделирования с разными порталами и без него показывает эффективность применения портальных сооружений. Наилучший результат показывают портальные сооружения параболической формы с атмосферными каналами, они позволяют плавно балансировать давление воздушной среды на протяжении всей длины портала, снижать размеры зон вихреобразования, и, тем самым, снижать сопротивление движению подвижного состава. Вместе с тем, необходимо отметить и возросшие потенциальные затраты на строительство тоннельного сооружения.

5.5 Разработка рекомендаций по улучшению характеристик аэроупругого взаимодействия высокоскоростного подвижного состава с тоннельным сооружением, оборудованным стационарными расходно-напорными воздухопере-мещающими системами балансировки давления с автоматическим управлением

Основное сопротивление процессу вытеснения газовой среды создается за счет деформации - растяжения вихревых образований динамически деформированной воздушной среды. Образование вихрей происходит в процессе ускоренного вытеснения корпусом подвижного состава воздушной среды (поршневой эффект) в ограниченном пространстве тоннеля происходит переход режима течения среды от ламинарного к турбулентному. Перенос энергии в турбулентном потоке происходит каскадным образом: энергия поступает от осредненного потока к наиболее крупным вихрям и далее последовательно передается всё более и более мелким вихревым структурам, и далее в тепловое состояние.

Пульсационное движение частиц, в свою очередь, является источником пульсации давления, температуры, плотности. Мерой интенсивности пульсации служит степень турбулентности потока [67].

С помощью технологии RANS (Reynolds Averaged Navier-Stokes) в программе Solid Works выполнен расчет потерь энергии на вихреобразование для типового подвижного состава при трех значениях скорости движения, а именно 150, 200 и 250 км/ч при движении по протяженному тоннелю и значительном удалении от

портальной части. Результаты расчета представлены в виде эпюр распределения диссипации энергии турбулентности про длину тоннеля на рисунке 5.15

-150км/ч ■ 200км/ч ■ 250км/ч

Рисунок 5.15 - Зависимость диссипации энергии турбулентности на значительном удалении от портального сооружения тоннеля (участок кривой - текущее

положение поезда)

Установлено, что для всех режимов движения характерно возмущение в виде постепенного нарастания в середине длины состава, а также резкий скачок на хвостовом обтекателе состава поезда, где проявляется резкое возрастание амплитуды значений диссипации энергии турбулентности по квадратичной зависимости (см. рисунок 5.16). По результатам исследования можно определить характерные параметры, с помощью которых представляется возможным контролировать данный процесс, а именно колебания скорости и давления воздушной среды.

Рисунок 5.16 - Зависимость значения диссипации энергии турбулентности по длине

тоннеля от скорости

Путем механического переноса объемов воздушных масс из зон с повышенной

плотностью, в зоны с пониженной плотностью становится возможным усреднить параметры турбулентности среды вдоль состава поезда, а значит и снизить сопротивление движению.

Такие стационарные расходно-напорные воздухоперемещающие системы [68] в настоящее время применяются для туннельной вентиляции (см. рисунок 5.17.).

Рисунок 5.17 - Штатные тоннельные вентиляционные системы

Данные установки после модернизации могут быть использовать для целей направленного воздухоперемещения и балансировки давления текучей среды в коридоре движения поезда.

Отметим, что модернизация оборудования вентиляции не требует капитальных затрат. Изменению подлежит только программное обеспечение установки. Задача программного обеспечения состоит в реализации различных схем последовательности включения и выключения вентиляторных установок, выполняющих функции направленного перемещения воздушных масс в объеме тоннельного сооружения (рисунок 5.18.). Цель направленного перемещения воздушных масс - нивелирование зон избыточного давления и зон разряжения.

Рисунок 5.18 - Схема автоматического управления вентиляцией тоннеля

Рассмотрим подробнее характеристики применяемого оборудования. В настоящее время для тоннельной вентиляции на железных дорогах республики Узбекистан используются вентиляторы типа СМБО 710 (Дания), характеристики которых представлены в таблица 5.9.

Таблица 5.9 - Технические характеристики вентиляторной установки СМББ 710.

Тип

канальный

Монтажный диаметр

710 мм

Производительность (вытяжка)

15878.. .20242 м3/ч

Частота вращения

1419 об/мин

Напряжение питания

380 В

Потребляемая мощность

3740 Вт

Уровень шума

81 дБ

Уровень защиты

1РХ4

Страна производства

Дания

Оборудование предлагается дополнить датчиком дифференциального давления воздуха QDF70B, предназначенным для измерения текущего значения давления (рисунок 5.19).

Рисунок 5.19 - Датчик дифференциального давления воздуха QDF70B (Диапазон -

0.. .10 кПа, корпус с защитой 1Р65)

Датчики включены в электрическую измерительную схему моста Уитстона (одинарного моста постоянного тока) (рисунок 5.20). Здесь ас, Ьс, bd, ba - плечи моста; cd - измерительная диагональ. Ях Ял - датчики давления QDF70B, установленные на обтекателях поезда. Информационный конвейер «датчик - компьютер» организован на основе цифрового интерфейса Я8485.

с

а

Рисунок 5.20 - Схема управления бортовой воздухоперемещающей системой балансировки давления

Текущее значение определяется из условия равновесия моста СD 1г = 0.

Из условия плечевого равновесия моста критерий принятия решения на включение компрессора в определенном направлении вращения определяется по формуле:

Ях = Я1 Яп^. (5.1)

В случае превышения критического значения порога давления среды система подает команду на включение вентиляторов в режим аспирации, создавая таким образом пониженный уровень давления воздушной среды, компенсируя таким образом «поршневой эффект. При прохождении местоположения датчика обтекателем хвостового вагона, образуется зона разрежения, система переключает вентиляторы в режим реверса - нагнетания воздуха, тем самым, компенсируя снижение давления. Таким образом, система выполняет нивелирование образования зон повышенного и пониженного давления воздушной среды. Для тоннелей протяженной длины система кратно масштабируется.

Для расчета движения воздушных масс в зазоре поезд - тоннель, выполнено CFD - моделирование в трехмерной стационарной постановке задачи, с использованием метода frozen rotor (замороженный ротор) в программном комплексе SolidWorks FlowSimultion. Линейная скорость поезда 200 км/ч. Граничные условия на вентиляторах: объем расхода воздуха вентилятора - 5 м3/с; температура - 293 К. Результаты численного моделирования процесса воздухообмена тоннельного пространства с окружающей средой с учетом движения состава и работой вентиляционной системы (рисунок 5.21.).

Рисунок 5.21 - Траектории потоков воздушных масс в режиме нагнетания при работе стационарной расходно-напорной воздухоперемещающей системы

Таблица 5.10 - Эпюры распределения параметров текучей среды в зоне стационарной рас-ходно-напорной воздухоперемещающей системы

Вентилятор включен

Параметры изменения состояния воздушной среды определялись вдоль линии, построенной параллельно движению состава в плоскости, расположенной на дистанции 1.2 м над уровнем рампы вестибюля (рисунок 5.22.).

101350

(Ч с 101300

га

X & 101250

ч <п

О ш 101200

ГС

X

т ш 101150

га 101100

101050

1

\

100

200 300 400

Область измерения, м

500

600

Рисунок 5.22 - Зависимость изменения давления воздушной среды в зоне движения

подвижного состава с использованием стационарных расходно-напорных воздухоперемещающих систем в активном и пассивном состоянии (1 - вентилятор режим «включено»; 2 - вентилятор режим «выключено»)

109

Таблица 5.11 - Таблица результатов численного моделирования режимов движения воздушных масс с выключенными и включенными вентиляторами

Сравниваемые показатели вентиляторы выключены вентиляторы включены

Давления при входе, Па 101302,9726 101302,4438

Минимальный давления, Па 101072,3308 101253,1819

Перепад давления, мах., Па 230,6418 49,2619

Давления при выходе, Па 101296,1715 101302,1492

В результате проведенных исследований установлено, что модернизированная аспирационная система вентиляторов способна в 4.7 раза понизить величину перепада давления, по сравнению с ее отсутствием. Определен диапазон предельных расчетных параметров вентиляторов, схема их расположения и последовательность работы с учетом местоположения состава относительно габаритов тоннеля и поезда.

5.6 Разработка рекомендаций по улучшению условий аэроупругого взаимодействия тоннельных сооружений с высокоскоростным подвижным составом, оборудованным бортовой воздухоперемещающей системой балансировки давления

Альтернативным вариантом применения выше описанной технологии является размещение воздухоперемещающей системы на борту подвижного состава. Устройство представляет собой тандемное соединение аспирационной и нагнетающей пневмотранспортной установки, осуществляющей функции перемещения воздушных масс из области повышенного давления на головном обтекателе, в область пониженного. В зависимости от направления движения система автоматически переходит в реверсный режим.

Захват воздушных масс с поверхности обтекателя должен осуществляться равномерно по всей площади, с этой целью носовая часть обтекателя выполнена перфорированной с отверстиями 0,5. 1 мм, которые связаны воздуховодом с компрессорной установкой. Сжатый воздух транспортируется на поверхность корпуса подвижного состава в область разряжения.

Управление системой осуществляется бортовым процессором, на основе данных, поступающих от датчиков давления РВБ70В, установленных на крайних габаритах головных обтекателей (рисунок 5.23.).

Рисунок 5.23 - Схема бортовой воздухоперемещающей системой балансировки давления

Результаты СБО - моделирования показывают устойчивую картину формирования распределения линий тока потоков воздушных масс. Основной аспирацион-ный поток формируется в объеме между сводом тоннеля и крышевой области поезда (рисунок 5.24.).

/I I I II!

Рисунок 5.24 - Эпюра с линии токами формирования аспирационных потоков при работе устройства бортовой воздухоперемещающей системой балансировки

давления

Непосредственно перед обтекателем формируется поперечный вихревой поток, перемещающийся со скоростью движения поезда. Расположение вихря в верхней части обтекателя крайне невыгодно, поскольку блокирует свободное течение воздушных масс в образующимся диффузоре «обтекатель - обделка», создавая тем самым дополнительно сопротивление движению поезда (таблица 5.12).

Таблица 5.12 - Эпюры давления воздушных масс в области крайних габаритов поезда

Компрессор выключен

Эпюра давления воздушных масс в области хвостового обтекателя

Эпюра давления воздушных масс в области головного обтекателя (компрессор выключен).

В случае устранения данного вихревого образования сопротивление движению подвижного состава может быть существенно снижено. Подобное явление имеет место и на хвостовом обтекателе, образующееся в результате срыва потока с поверхности корпуса вагона.

Данное структурное образование может быть разрушено путем перенаправления набегающих потоков воздушных масс, подпитывающих процесс вихреобразо-вания. Перенаправление воздушных потоков можно путем аспирации избыточных объемов воздушных масс из зоны обтекателя вагона, и передачи их в область разряжения, образующихся за хвостовым обтекателем.

Практическая реализация бортового устройства конструктивно аналогична системе вентиляции, используемой для перевальных тоннелей. Ориентировочный подбор типоразмерного ряда представлен на рис. 5.25.

101320 101300 я 101280 101260 101240 101220 101200 101180 101160 101140

0

Рисунок 5.25 - Численное моделирование необходимой подачи бортового компрессора (1 -до 5 м3/с; 2 - до 10 м3/с; 3 - до 15 м3/с; 4 -до 25 м3/с)

В результате моделирования работы бортовой аспирационной системы определен рабочий диапазон подачи компрессорного оборудования, находящийся в пределах 15.25 м3/с.

Результат моделирования показал характерное распределение давления воздушной среды вдоль подвижного состава, сопровождающееся падением давления на хвостовом обтекателе до 50 Ра (рисунок 5.26), а стабилизация давления наблюдается далеко за пределами длины состава.

1 2 /

------

г

4

—'

50 100 150 200 250 300 -5мЗ -ЮмЗ -15мЗ -25ллЗ

Рисунок 5.26 - Зависимость давления воздушной среды вдоль поверхности

подвижного состава

Таким образом, подача аспирированных объемов воздушных масс из зоны головного обтекателя в область хвостового обтекателя оказывается не эффективной. Причина явления состоит в вязкости текучей среды, - реакция воздушных масс несколько заторможена, требуется определенное время для расширения сжатого воздуха.

Согласно эпюре распределения давления текучей среды, на поверхности состава (таблица 5.13), наиболее целесообразной зоной для выравнивания давления является зона перепада давления на головном и хвостовом обтекателе поезда. Таблица 5.13 - Эпюры давления воздушных масс на поверхности корпусных элементов поезда

Головной вагон

Хвостовой вагон

То есть, если аспирационный поток направить в зону пониженного давления на головном обтекателе, и, по аналогии на хвостовом, возможно нивелировать давление воздушной среды уже за пределами габарита головного обтекателя, и соответственно, далее на всем протяжении коридора движения поезда.

Аспирированный поток с поверхности головного обтекателя целесообразно направить по трубопроводу в жалюзи, находящиеся в зоне разряжения на поверхности корпуса за пределами габарита головного обтекателя вагона подвижного состава (рисунок 5.27).

б

Рисунок 5.27 - Расположение жалюзи воздухообменного устройства (а) и конструктивная схема устройства (б)

Результаты моделирования (таблица 5.14) показывают существенные изменения в распределении давления вязкой среды по длине поезда: практически устранен (низкая интенсивность) ротор перед головным обтекателем; на хвостовом обтекателе интенсивность срывных вихрей снижена до минимума.

115

Таблица 5.14 - Эпюры давления воздушных масс на поверхности корпусных элементов поезда

Компрессор включен

Эпюра давления воздушных масс в области головного обтекателя.

Распределение давления по длине состава показывает достижение баланса давления воздушной среды в пределах длины состава (рисунок 5.28). Кроме того, на диаграмме имеет место смещение пика давления в направлении головного обтекателя поезда, и последующий двухступенчатый рост давления до уровня нормального значения.

Рисунок 5.28 - Зависимость распределения давления воздушной среды вдоль поверхности подвижного состава, оснащенного компрессорным устройством направленного перемещения воздушных масс

Особенный интерес представляет возможность управления положением экстремума функции и величиной длины и высоты ступени. Изменением параметров перфорации приемной деки головного обтекателя, а также геометрией жалюзи ас-пирационной системы представляется возможным добиться устранения пика давления среды, «растянув» его во времени, то есть по длине состава.

Текущие параметры аспирационной установки позволяют реализовать следующие характеристики (таблица 5.15).

Таблица 5.15 - Результаты численного моделирования с секционном портальном параболической формы с атмосферными каналами

Скорость ЭПС, км/ч (55.5м/с) 200 (55.5)

Рмах, Па. 101294

Рмин, Па. 101149

Дистанция Ь, м. 180

Дельта давления (Р = Рмах - Рмин), Па 145

Период рассмотрения, с. 180/55.5 =3.24

Падение давления за 1 с, Па 44,75

Установлено, что при скоростях движения 200 км/ч наиболее эффективная мощность компрессора составляет 5...15 м3/с. При увеличении мощности выше значения 15 м3/с, - формируется зона отрицательного давления. Максимальный уровень падения давления 145 Па определяется на дистанции 180 метров от торцевой поверхности портала.

Таким образом, данный вариант конструкции также позволяет в среднем в 3 раза снизить изменение давления воздушной среды, при этом, обеспечивается баланс давления среды перед головным и хвостовым вагоном. Положительным моментом можно считать универсальность применения оборудования для любых тоннельных сооружений, и моделей поездов. Система не требует какой-либо настройки, функции активизации и отключения полностью автоматизированы.

Выводы по главе 5

1. Рассмотрена физическая картина аэродинамических процессов, протекающих при движении подвижного состава в тоннеле и при прохождении портальных частей тоннеля различного конструктивного исполнения. Изучена динамика формирования структуры воздушных потоков в коридоре движения состава на скорости 200 км/ч, при коэффициенте блокирования тоннеля - 5.5.

2. Выполнен сравнительный анализ моделирования динамики формирования структуры возмущенного состояния воздушной среды для портальных сооружений конической формы, параболической и комбинированной из системы параболических элементов.

3. Установлено, что портальное устройство конической формы (отношении диаметров конуса 1:2) позволяет снизить перепад давления почти в 3 раза. Угол наклона образующей в среднем 2.5 раза эффективнее увеличения протяжённости портальной части. Изменение давления воздушной среды составило 85 Па, за период времени - 1,67 с.

4. Портальное устройство параболической формы с радиусом портальной части 4.74Э формирует перепад давления 46 Па, за период времени 0,92 с, при этом

увеличение радиуса образующей по квадратичной зависимости замедленно снижает давление вязкой среды в зазоре «подвижной состав - портальное устройство» на величину в пределах 10%.

5. Наибольшую эффективность показывает портальное устройство с атмосферными каналами, - перепад составил минимальный 9 Па. Отмечается высокая чувствительность устройства к величине зазора канала, требуемый эффект наблюдается в промежутке размеров 0,0Ш-0,02Б.

6. Предложена технология применения штатной аспирационной системы для уравновешивания распределения давления воздушной среды по длине состава, позволяющая в 4.7 раза понизить величину перепада давления, по сравнению с деак-тивированным состоянием. Перепад давления, мах., 49 Па. Определен диапазон предельных расчетных параметров вентиляторов, схема их расположения и последовательность работы с учетом местоположения состава относительно габаритов тоннеля и поезда. Подобрано оптимальное оборудование для подачи 15878.20242 м3/ч.

7. Разработана бортовая автоматизированная аспирационная система, позволяющая осуществлять направленное перемещение воздушных масс, с целью нивелирования колебаний давления по длине состава. Определена эффективная мощность компрессора, которая составляет 5.15 м3/с. Система позволяет в среднем в 3 раза снизить изменение давления воздушной среды, при этом, обеспечивается баланс давления среды по длине состава. Падение давления за 1 с, 44,75 Па. Положительным моментом можно считать универсальность применения оборудования для любых тоннельных сооружений, и моделей поездов. Система не требует какой -либо настройки, функции активизации и отключения полностью автоматизированы. Система имеет потенциал модернизации и дальнейшего совершенствования.

Заключение

1. Выполнен обзор современного состояния исследований аэроупругого взаимодействия движущегося подвижного состава и искусственных сооружений тоннельного типа. Выявлено, что основными недостатками существующих инженерных методов расчета аэроупругого взаимодействия элементов системы «поезд -тоннель» характеристик, является пренебрежение конструктивными особенностями подвижного состава и тоннеля;

2. Выполнено обоснование применения метода замороженного ротора в сочетании с применением метода крупных вихрей, реализованного средствами программного комплекса SoHdWorks FlowSimulation для анализа процессов аэроупругого взаимодействия. Показано, что основано использование данного метода оптимально с точки зрения производительности и затрат вычислительной мощности.

3. Разработаны и апробированы математические модели, позволяющие выполнять численные исследования аэродинамического взаимодействия движущегося подвижного состава и искусственных сооружений тоннельного типа при различных скоростях движения. Выполнена валидация модели аэроупругого взаимодействия вагонов поезда метрополитена и тоннельных сооружений на основе данных, полученных в ходе натурного эксперимента. В результате моделирования установлена динамическая структура возмущенной текучей среды в момент прибытия состава и его отправления, получены параметры поршневого действия поезда: поле давления, скорости перед и за поездом. Установлено, что эффективная длина «поршневого» эффекта, способного создавать дискомфорт для пассажиров, находящихся на перроне станции, составляет 20.25 м, скорость движения воздушных масс при этом достигает 15 м/с. На основе проведенных исследований определены факторы конструктивных решений портальной части тоннеля, влияющие на процесс воздухообмена при совместном действии вентиляции и поршневого эффекта движущихся поездов;

4. На основе численного моделирования аэроупругого взаимодействия подвижного состава с элементами искусственных сооружений тоннельного типа с по-

мощью разработанных моделей изучена структура воздушных потоков, окружающих подвижной состав при проходе портальных частей тоннельных сооружений. Показано, что поток является сильно неравномерным, имеются срывы потока вблизи выступающих частей подвижного состава;

5. Выявлено, что наибольшие неравномерности возникают вблизи на поверхности наклонной части лобовой части, где наблюдается наличие поднесущих частотных модуляций срывов потока. Установлен факт упругого взаимодействия вихревых структур между собой при движении подвижного состава в тоннеле, увеличивающее эквивалентное аэродинамическое сопротивления движению поезда в стесненных условиях тоннеля;

6. Разработана математическая модель для оценки интенсивности процессов аэроупругого взаимодействия подвижного состава и аэродинамических вихревых зон повышенной плотности на основе последовательно соединенных осцилляторов, с параметрами, характеризующими силу взаимодействия, интенсивность которого описывается коэффициентом жесткости пружин, и сил вязкого трения, которые описываются с помощью коэффициентов демпфирования.

7. Выявлено, что при выходе поезда из тоннеля вследствие взаимодействия воздушных масс, поступающих из окружающей среды в зону разрежения за хвостовой частью подвижного состава, образуется мощный вихревой поток, направленный навстречу поезду, увеличивающий аэродинамическое сопротивление движению.

8. Выполнено численное моделирования аэродинамических процессов, протекающих при движении подвижного состава в тоннеле для портальных сооружений конической формы, параболической и комбинированной из системы параболических элементов. Установлено, что наибольшую эффективность показывает портальное устройство с атмосферными каналами.

9. Разработаны рекомендации по применению стационарной аспирационной системы для уравновешивания распределения давления воздушной среды по длине состава, позволяющей в 4.7 раза понизить величину перепада давления, по сравнению с деактивированным состоянием. Определен диапазон предельных расчетных

121

параметров вентиляторов, схема их расположения и последовательность работы с учетом местоположения состава относительно габаритов тоннеля и поезда.

10. Разработана бортовая автоматизированная аспирационная система, позволяющая осуществлять направленное перемещение воздушных масс, с целью нивелирования колебаний давления по длине состава, при этом понизить перепад давления в три раза по сравнению с деактивированным состоянием. Применение устройства позволяет управлять положением экстремума функции давления среды по длине состава: изменением параметров перфорации приемной деки головного обтекателя, а также геометрией жалюзи аспирационной системы представляется возможным добиться устранения пика давления среды, «растянув» его во времени, то есть по длине состава, и добиться таким образом баланса давления воздушной среды в пределах длины состава.

ПРИЛОЖЕНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ А

АКТ ВНЕДРЕНИЯ УЧЕБНОГО ПРЕЦЕССА ПО РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИОННОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

АКТ ВНЕДРЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПО РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИОННОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Нормативные документы. СП 122.13330.2012 «Тоннели железнодорожные и автодорожные».

2. О безопасности высокоскоростного железнодорожного транспорта: технический регламент Таможенного союза от 15.07.11 с изм. на 09.12.11 (ТР ТС 002/2011) [Электронный ресурс]. URL: http://docs.cntd.ru/document/902293437 (дата обращения: 01.10.2015).

3. UIC code 779- 11R. Determination of railway tunnel cross-sectional areas on the basis of aerodynamic considerations.

4. Pressure measurements on real high-speed trains travelling through tunnels / А. Martinez, Е. Vega, J. Gaite et al [Electronic resource].

5. Diedrichs B. Studies of Two Aerodynamic Effects on High-Speed Trains: Cross-wind Stability and Discomforting Car Body Vibrations Inside Tunnels [Электронный ресурс]. URL: http://kth. diva-portal.org/smash/get/diva2: 11067/FULLTEXT01.pdf (дата обращения: 01.10.2015).

6. Нормативные документы. Специальные технические условия Свод правил «Сооружения искусственные высокоскоростных железнодорожных линий».

7. Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика. // Абрамович Г.Н. / Учеб. руководство: Для втузов. 5-е изд., порераб. и доп. — М.: Наука. Гл. ред. физ-мат. лит, 1991 г. —600 с.

8. Радченко В.Д. Сопротивление движению вагонов метрополитена. - М.: Недра,1957. - 70с.

9. N. Paradot, C. Talcotte, A Willaime, L Guccia, J-L Bouhadana. Methodology for computing the flow around a high speed train for drag estimation and validation using wind tunnel experiments. World Congress on Rail Research, Tokyo. 1999.

10. C. J. Baker, S. J. Dalley, T. Johnson, A. Quinn, N. G. Wright. The slipstream and wake of a high speed train. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers F Journal of Rail and Rapid Transit, 215, 83-99, 2001.

11. B. Schulte-Werning, C. Heine, G. Matschke. Unsteady wake characteristics of high speed trains. PAMM Proceedings Applied Maths and Mechanics 2, 332-333. 2003

127

12. Alejandro Martínez, Enrique Vega, José Gaite and José Meseguer / PRESSURE MEASUREMENTS ON REAL HIGH-SPEED TRAINS TRAVELLING THROUGH TUNNELS / BBAA VI International Colloquium on: Bluff Bodies Aerodynamics & Applications Milano, Italy, July, 20-24 2008.

13. Е.Л. Алферова, И.В. Лугин, Л.А. Кияница Моделирование возмущений воздушного потока при движении поездов в двухпутном тоннеле метрополитена.

14. HyperLoop. Илона Маска - URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Hyperloop (дата обращения: 15.05.2022).

15. Разработка метода по уменьшению лобового аэродинамического сопротивления капсулы трубопроводного транспорта / К. К. Ким, И. Р. Крон, Я. С. Вату-лин, Е. Я. Ватулина // Известия Петербургского университета путей сообщения. - 2019. - Т. 16, № 2. - С. 263-267.

16. Патент № 2738149 C1 Российская Федерация, МПК B65G 51/04, B61D 17/00, B61B 13/00. Кузов вагона трубопроводного транспорта: № 2020110528: заявл. 12.03.2020: опубл. 08.12.2020 / К. К. Ким, И. Р. Крон, Я. С. Ватулин; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I". - EDN VVMQCS.

17. Kim, K. Method of Reducing Frontal Aerodynamic Drag of the Pipeline Transport Vehicle / K. Kim, Y. Vatulin // International Scientific Siberian Transport Forum TransSiberia - 2021, Novosibirsk, 11-14 мая 2021 года. - Switzerland: Springer Nature Switzerland AG, 2022. - P. 153-161.

18. Ким, К. К. Высокоскоростная пассажирская трубопроводная транспортная система для магистрали «Санкт-Петербург - Москва» / К. К. Ким, И. Р. Крон, С. С. Ананченко // Студенческий научный форум: Материалы Международной студенческой научной конференции, Москва, 01 декабря 2019 года - 2020 года / Под редакцией Н.Е. Старчиковой. Том III. - Москва: ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "ЕВРОАЗИАТСКАЯ НАУЧНО-ПРОМЫШЛЕННАЯ ПАЛАТА", 2020. - С. 47-50.

19. Кравец, В. В. Аэродинамика высокоскоростных поездов. Ч. 1 / В. В. Кравец, Е. В. Кравец // Залiзн. трансп. Украши. - 2005. - №2. — С. 52-57.

20. Кравец, В. В. Аэродинамика высокоскоростных поездов. Ч. 2 / В. В. Кравец, Е. В. Кравец // Залiзн. трансп. Украши. — 2005. - № 3. — С. 16-20.

21. А. П. Ледяев, В. Н. Кавказский, Р. О. Креер. Особенности проектирования тоннелей на высокоскоростных магистралях /ТРАНСПОРТ УРАЛА / № 4 (47) / 2015

22. Гиргидов А.Д. Механика жидкости и газа (гидравлика). Санкт-Петербург: СПб ГПУ, 2002. 544 с.

23. Development of new tunnel entrance hoods / K. Sakurai, K. Saeki, Y. Takakuwa et al [Electronic resource]. URL: http://www.jreast. co.jp/e/develop-ment/tech/pdf_16/Tec-16-56-59eng.pdf (date accessed: 01.10.2015).

24. Saeki K., Watanabe A. The development of the new tunnel entrance hood with membrane material [Electronic resource]. URL: http://www. jreast.co.jp/e/develop-ment/tech/pdf_12/Tec-12-58-63eng.pdf (date accessed: 01.10.2015).

25. Цодиков В.Я. Вентиляция и теплоснабжение метрополитенов. М.: Недра, 1975. - 568 с.

26. FLUENT. Unsteady flow behind a high speed train by C Heine and G Matschke, FLUENT web site.

27. - СП 122.13330.2012 «Тоннели железнодорожные и автодорожные».

28. Красюк, А. М. Исследование воздухораспределения в протяженных транспортных тоннелях БАМ / А. М. Красюк, И. В. Лугин, Е. Л. Алферова // - 2019.

- Т. 2, № 4. - С. 114-121.

29. Кравец, В. В. Аэродинамика высокоскоростных поездов. Ч. 2 / В. В. Кравец, Е. В. Кравец // Залiзн. трансп. Украши. — 2005. - № 3. — С. 16-20.

30. NUCARS [электронный ресурс]. -Transportation Technology Center Inc Pueblo.

- Colorado USA, 2017. — Режим доступа: http://www.aar.com/nucars/, свободный. — Загл. с экрана. — Яз. англ.

31. Полякова Екатерина Яновна. Особенности аэродинамики подвагонного пространства высокоскоростного подвижного состава: диссертация ... кандидата Технических наук: 05.22.07. - Санкт-Петербург, 2021.

32. Колесниченко, В.И. К60 Введение в механику несжимаемой жидкости: учеб. пособие / В.И. Колесниченко, А.Н. Шарифулин. - Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2019. - 127 с.

33. Baker, C. The flow around high speed trains / C. Baker // J. of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics. - 2010. - Vol. 98. - Iss. 6-7. - P. 277-298. doi: 10.1016/j.jweia.2009.11.002.

34. К вопросу воздействия воздушного потока на аэродинамической устройство для пантографа / А.А. Воробьев, Я.С. Ватулин, Д.Д. Каримов// Известия ПГУПС. - СПб., 2021. - №4. - С. 453-460.

35. - Правила проектирования и строительства, разработанных ОАО «Институт Гипростроймост».

36. Simulia Simpack [электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.simpack.com/ свободный. — Загл. с экрана. — Яз. англ., франц.

37. NUCARS [электронный ресурс]. -Transportation Technology Center Inc Pueblo. - Colorado USA, 2017. — Режим доступа: http://www.aar.com/nucars/, свободный. — Загл. с экрана. — Яз. англ.

38. ADAMS the multibody dynamics simulation solution [электронный ресурс]. -MSC Software Corporation, 2018— Режим доступа: http://www.mscsoftware.com/product/adams, свободный. — Загл. с экрана.

39. Универсальный механизм [электронный ресурс]. / под ред. Погорелова Д. Ю. и др. - Лаборатория вычислительной механики. - Режим доступа: http://www.umlab.ru/, свободный. — Загл. с экрана. — Яз. рус., англ., нем., кор., кит.

40. GENSYS [электронный ресурс]. - Sweden. - Режим доступа: http://www.gensys.se/, свободный. — Загл. с экрана. — Яз. англ.

41. Schiehlen W. O. Multibody Systems Handbook / dr.-Ing. Werner O. Schiehlen. -Springer-Verlag, Berlin. - 1990. - 205 p.

130

42. Деев, О. И. Методы расширения функциональных возможностей автомобиля при помощи КЭУ под контролем логики управления прогностического типа: дис. на соиск. учен. степ. канд. тех. Наук (05.05.03) / Олег Игоревич Деев. -Москва, 2015. - 169 с.

43. Бамтоннельпроект. Объекты [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http: //www.btpnsk.ru/obj ects.

44. Гендлер С. Г., Смирняков В. В., Соловьев А. Н. Исследование вентиляционного и теплового режимов Лысогорского железнодорожного тоннеля // ГИАБ. - 2006. -№ 3. - С. 133-145.

45. Гендлер С. Г., Плескунов В. А. Выбор рациональной схемы проветривания Кузнецовского железнодорожного тоннеля // ГИАБ. - 2009. - Отдельный выпуск №13: Аэрология. - С. 81-89.

46. Гендлер С. Г. Проблемы проветривания транспортных тоннелей // ГИАБ. Тематическое приложение Безопасность. - 2005. - С. 281-295.

47. Проектная документация. Строительство нового Байкальского тоннеля на перегоне Дельбичинда - ДабанВосточно-Сибирской железной дороги. Раздел 3. Технологические и конструктивные решения линейного объекта. Искусственные сооружения. ОАО «СтройТрест». - 2014.

48. Алямовский, А. А. SolidWorks Simulation. Инженерный анализ для профессионалов: задачи, методы, рекомендации / А. А. Алямовский. - М.: ДМК Пресс, 2015. - 562 с.

49. Алямовский, А. А. Инженерные расчеты в SolidWorksSimulation / А. А. Алямовский. - М.: ДМК Пресс, 2010. - 464 с.

50. Бурнаева Э.Г., Леора С.Н. Статистический пакет анализа данных в Excel 2013. Учебное пособие. - СПб.: СПбГУ, 2020. - 40 с.

51. Использование MS Excel для анализа статистических данных: учеб. пособие /В. Р. Бараз, В. Ф. Пегашкин; М-во образования и науки РФ; ФГАОУ ВПО «УрФУим. первого Президента России Б.Н.Ельцина», Нижнетагил. техн. ин-т (филиал). - 2-е изд., перераб. и доп. - Нижний Тагил : НТИ (филиал) УрФУ, 2014 - 181 с.

52. Каримов Д. Д. угли. Численное моделирование аэродинамических процессов движения воздушных масс в тоннелях метрополитена с учетом «поршневого» воздействия подвижного состава // Известия Петербургского университета путей сообщения. - СПб.: ПГУПС, 2022. - Т. 19. - №1. - С. 17-27.