隧道空氣附加阻力

在隧道中的列車空氣阻力比明線上大得多?？諝庾枇芸赡艹^運(yùn)行總阻力的90%，即使在低速運(yùn)行時(shí)它也仍然是運(yùn)行阻力的主要組成部分。如要使列車在隧道中保持原來行車速度，則需提供另加的發(fā)動(dòng)機(jī)功率。因此對(duì)高速列車的運(yùn)營有霓大關(guān)系。在既成的隧道中就必需限制行車速度，而對(duì)新設(shè)計(jì)的隧道就要由空氣動(dòng)力學(xué)問題來確定隧道的橫截面積。反之，如在設(shè)計(jì)階段就注意到適當(dāng)修正隧道直徑，或加設(shè)一些間隔的降壓通道，連通外界大氣或其他隧道，那么上述后患就能減至最小。為了保證能選擇出一合理的結(jié)構(gòu)形式，顯然應(yīng)將空氣阻力與其他運(yùn)營因素、工程、環(huán)境等因素一起考慮，而采用一個(gè)準(zhǔn)確易算的計(jì)算方法則是最基本的。

空氣阻力值取決于許多因素，這些因素涉及到列車類型及其速度、在隧道內(nèi)有其他列車、隧道的幾何形狀及其修整表面、通向大氣的通風(fēng)豎井幾何形狀或聯(lián)通其他隧道的橫通道幾何形狀等等。雖然阻力與某些因素具有簡單的關(guān)系，例如阻力約與速度的平方成正比，然而阻力和另外一些因素之間的關(guān)系就不是那么明顯。因此要考慮到所有因素進(jìn)行綜合的分析則是相當(dāng)復(fù)雜的事 。

在選擇鐵路長隧道的最佳結(jié)構(gòu)形式和橫斷面尺寸工作中，隧道設(shè)計(jì)者面臨的主要障礙是缺乏列車空氣阻力的綜合資料。根據(jù)準(zhǔn)穩(wěn)定流假設(shè)的比較簡單的方法，可用于求得各種不同類型的列車在各種不同類型的隧道中運(yùn)行時(shí)的平均阻力值 。2100433B

隧道空氣附加阻力(additional air resistance due to tunnel)是指列車在隧道內(nèi)運(yùn)行時(shí)，較空曠路段額外增加的空氣阻力。在隧道內(nèi)的空氣因受列車擠壓，不易向四周擴(kuò)散，列車前面空氣壓力增大，尾部空氣稀薄，形成壓力差，空氣還與列車側(cè)面和隧道表面產(chǎn)生摩擦，因此較之空曠路段空氣阻力大為增加，其值與隧道長度、行車速度、列車長度、列車外形、隧道斷面積、隧道壁粗糙程度等有關(guān)，一般采用試驗(yàn)歸納出的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算 。

列車剛?cè)攵纯跁r(shí)的空氣壓縮效應(yīng)使列車阻力顯著增加。由于列車尾端進(jìn)入洞口，車后壓力下降，這時(shí)列車阻力剎那間進(jìn)一步增加。但當(dāng)列車尾端的膨脹波到達(dá)列車前端時(shí)，阻力開始下降。當(dāng)列車前端入洞口時(shí)所產(chǎn)生的壓縮波，到達(dá)前方出口后又反射回來抵達(dá)車的前端時(shí)，就發(fā)生了顯著的阻力下降，由于反射波掠過列車引起阻力多次連續(xù)的升降，十分象一個(gè)衰減振蕩，使阻力值最后趨向于穩(wěn)定。當(dāng)列車離開隧道的時(shí)候，隨著列車前端出了洞口。由再壓縮效應(yīng)所引起的阻力逐漸下降到明線上的阻力值。

所以，氣體的壓縮性對(duì)流動(dòng)狀態(tài)有十分顯著的影響（即它是波的產(chǎn)生和傳播的基礎(chǔ)）。然而，對(duì)當(dāng)前列車的運(yùn)行速度來說，氣流密度的改變卻十分微小（至多為2-3%）。所以在計(jì)算氣流速度和壓力時(shí)就不必考慮壓縮性，同時(shí)在推斷列車阻力時(shí)也不必加以考慮。在這個(gè)意義上，采用不可壓縮的分析法是十分合理的。

對(duì)所提出方法的最終檢驗(yàn)，要看其計(jì)算結(jié)果與軌道試驗(yàn)實(shí)測得的數(shù)據(jù)相符程度如何。雖然已公布的有關(guān)隧道中列車阻力的資料很少，但也有充分資料足以證明這個(gè)方法的正確性。例如，對(duì)不同長度的簡易隧道的實(shí)測結(jié)果 。

空氣阻力是汽車在空氣介質(zhì)中行駛，汽車相對(duì)于空氣運(yùn)動(dòng)時(shí)空氣作用力在行駛方向形成的分力，空氣阻力與汽車速度的平方成正比，車速越快阻力越大。如果空氣阻力占汽車行駛阻力的比率很大，則會(huì)增加汽車燃油消耗量或嚴(yán)重影響汽車的動(dòng)力性能。

在一級(jí)方程式賽車界中有這么一句話：“誰控制好空氣，誰就能贏得比賽”。追求最佳的空氣動(dòng)力是現(xiàn)代一級(jí)方程式賽車中最重要的部分之一。在時(shí)速達(dá)300km以上的賽車世界中，空氣在很大程度上決定了賽車的速度?？諝鈩?dòng)力中，要考慮的要素簡而言之有兩點(diǎn)。

1、減少空氣阻力（drag）；

2、增加把賽車下壓的下壓力（downforce）?？諝庾枇υ叫≠愜嚨乃俣仍侥茉娇?，下壓力越大賽車在彎道時(shí)的速度就越快?？諝鈩?dòng)力學(xué)簡單說就是如何取決在某些時(shí)候這兩個(gè)完全相反的力的最佳平衡。實(shí)際操作時(shí)要與環(huán)境因素造成的氣流量的壓強(qiáng)掛鉤。 否則你將區(qū)別不出什么是空氣動(dòng)力和空氣阻力。

摩擦阻力

指空氣粘度在車身表面產(chǎn)生的切向力在行駛方向的分力；該力僅占空氣阻力總額的9%，在航空和航天中其作為重點(diǎn)考慮對(duì)象，在地面一般車輛中可予以忽略。

降落傘是利用空氣阻力，依靠相對(duì)于空氣運(yùn)動(dòng)充氣展開的可展式氣動(dòng)力減速器，使人或物從空中安全降落到地面的一種航空工具。主要由柔性織物制成。是空降兵作戰(zhàn)和訓(xùn)練、航空航天人員的救生和訓(xùn)練、跳傘運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行訓(xùn)練、比賽和表演，空投物資、回收飛行器的設(shè)備器材。

在空中運(yùn)動(dòng)的物體，受到空氣的阻力，在空氣中如果速度低于2.5 M（馬赫），基本上認(rèn)為其阻力f與阻力系數(shù)k傘的面積S速度成正比 （f=ksv），這時(shí)k一般可取為2.937。當(dāng)其在空氣中如果速度高于2.5 M（馬赫），由于空氣的摩擦， 開始出現(xiàn)氣動(dòng)加熱現(xiàn)象。