高铁为什么长这样?力学,力学,还是力学!

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高铁为什么长这样?力学,力学,还是力学!

一般地,减小列车最大横截面积与隧道横截面积的比值(阻塞比),可以有效地减弱隧道压力波的强度,这也是高速列车一直在追求“苗条”和“瘦身”的原因之一。

高速列车进入隧道后,隧道内的空气收到挤压,形成压力波以音速向隧道出口方向快速推进,压力波到达出口时,一部分压力波以脉冲的形式向四周发射出去,同时产生爆破声,这种波被称为隧道微气压波。

微气压波主要是能量低于20Hz的次声波,可传递到400米远的地方,对生活在隧道附近的居民来说,这是一个令人讨厌的噪声环境。微气压波的大小与到达隧道口的压力波波面的压力变化的程度成正比,与到出口的距离成反比。压力变化的程度又与列车进入隧道速度的3次方成正比。

一般而言,在短隧道内,微气压波与列车进入隧道速度的3次方成正比;在长大隧道内,无砟轨道结构的微气压波比有砟轨道结构的微气压波要大。为了解决微气压波问题,在车体设计上要减小车体的横截面积,使得列车横截面积与隧道横截面积的比值(阻塞比)减小,并对车头流线型进行优化设计,调整列车头部截面变化率,列车头部的截面呈线性变化,进隧道时形成的压力梯度较低,可以有效减小微气压波。

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