Dynamik von Druckwellen bei der Interaktion von Strömungsfeldern mit komplexen Berandungen

Abstract

Diese Arbeit behandelt die Druckwellengenerierung in Eisenbahntunneln durch die Einfahrt eines Zuges, sowie die Beeinflussung der Welle hinsichtlich Reduzierung des maximalen Druckgradienten auf theoretischer und experimenteller Basis. Ein erweitertes, ventiliertes Tunnelportal kann zur Optimierung der Druckgradienten eingesetzt werden. Zur Untersuchung und Optimierung von Tunnelportalen wurden Experimente in der Tunnelsimulationsanlage Göttingen mit einem fahrenden, einen Tunnel durchquerenden Zugmodell gemacht. Dabei wurde der Druck innerhalb des Tunnels, sowie die Charakteristik der Ausströmung aus dem Tunnel und den Portalfenstern untersucht. Zusätzlich wurden, basierend auf einer Theorie von M.S. Howe, die Druck- und Gradientenverläufe im Tunnel mit verschiedenen Zügen und Portalkonfigurationen abgeschätzt. Es zeigte sich, dass durch Optimieren der Fenstergröße und -position der max. Druckgradient signifikant verringert werden kann. Zudem wurden mithilfe der Experimente Reibungs- und Bodeneffekte festgestellt, welche in den Berechnungen nicht oder nur empirisch dargestellt werde können. Insgesamt konnte aber eine sehr gute Übereinstimmung der experimentellen und theoretischen Ergebnisse erzielt werden.