隧道落煤被认为是重载铁路线上多年未解决的一大顽疾。以大秦铁路线为例,每十分钟左右就得加开一列万吨以上的运煤专列,加之隧道洞口多,一旦列车经过,在气流的扰动下列车上的煤料被卷起,下落到铁路道床上。长时间的堆积,给铁路沿线的维护工作造成严重影响,严重处甚至将铁轨掩埋。传统的在列车顶部加装棚盖法、篷布法、洒化学试剂表面抑尘法等方法效果不是特别良好。针对铁路隧道落煤颗粒小、质量轻、人力人工清理效率低、成本高等问题,设计了一种新型的重载铁路隧道落煤吸尘系统。课题组通过到大秦铁路线进行调研,结合国内外对除尘设备的研究成果及方向,提出了新型的固定式重载铁路隧道落煤吸尘系统设计方案。针对重载铁路隧道落煤吸尘系统的数学模型,在对CFD中各种不同的湍流模型分析后,针对单向流采用非直接数值模拟法进行计算,运用粘涡模型中的RNG k-?模型来模拟三维强旋湍流,得到更佳仿真结果。针对煤料与空气在管道内的气力输送系统,采用欧拉-拉格朗日坐标系下的颗粒轨道模型,将固体颗粒作为离散相,将气体作为连续相处理,运用Navier-Stokes方程进行计算。对重载铁路隧道落煤吸尘系统进行三维建模。对落料装置、输送装置以及吸料装置进行仿真分析以及现场实验论证。(1)在针对落料装置中的旋风分离器进行数值模拟时发现:最小直径大于0.005mm的煤粒在XF-1型旋风分离器内可较好的实现气固分离;(2)在对输送装置的研究中,基于Fluent有限元仿真研究了定长管道上多个支管间距和煤粒入射角对主输送煤料管内流场的影响,支管间距在750mm附近并且煤粒入射角α在小于45°时更加利于铁路隧道落煤的输送;(3)新吸料装置对原有的吸料嘴进行改进,对比分析了新旧吸料装置的仿真结果中的总压力分布、气相速度、粒子轨迹、粒子速度等内容,为后期现场试验提供了理论基础。现场对不同功率大小的重载铁路隧道落煤吸尘系统进行试验研究,得出其煤料的输送效率,与仿真结果进行对比分析,为日后的改进提供依据。