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桥梁挡风屏对强侧风条件下列车运营安全性的影响

作　者: 唐煜
导　师: 郑史雄
学　校: 西南交通大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 侧风挡风屏气动力系数 CFD 风洞模型试验
分类号: U443.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 45次
引　用: 1次
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内容摘要

现阶段,我国处于高速铁路建设的大发展时期,线路呈现高桥隧比的特点,由于桥梁离地较高,自然风速相对较大,列车在桥上运营时,强侧向风作用下的抗风安全性显得较为严峻；另外,随着列车运行速度的加快,强侧风作用下高速列车在桥梁上运行的安全性问题也日益突出。在桥上设置挡风屏能有效降低强侧风作用下列车所承受的风荷载,提高列车的倾覆临界风速及行车安全性,因而,工程上常采用设置挡风屏的措施来提高强风地区列车运营通过能力。本文通过CFD数值模拟与风洞模型试验,研究了桥梁挡风屏形式对强侧风作用下列车气动力系数的影响,主要包括以下几方面研究工作：首先,采用商用软件FLUENT,基于有限体积法建立混合网格进行空间离散,通过多次试算确定模型求解域尺寸,并用雷诺时均方法的SST K-ω湍流模型实现湍流的模拟。其次,建立车-桥-屏系统的二维模型,分析了挡风屏高度与透风率对列车气动力系数的影响。再次,利用风洞模型试验的手段研究并验证了挡风屏参数与列车气动力系数的关系。最后,建立三维的分析模型,研究了特殊工况下的列车气动力系数随车速的变化关系,并据此计算了列车的倾覆临界风速。运用CFD数值模拟与风洞模型试验可以得到适合工程应用的挡风屏参数数值,计算分析表明,高度与透风率对挡风屏的防风效果有重要的影响。本文研究对于桥梁挡风屏具体参数的选取具有一定的指导意义和参考价值

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-11
第一章绪论  11-17
  1.1 选题背景及意义  11-12
  1.2 研究方法  12-14
    1.2.1 实车试验  12
    1.2.2 风洞模型试验  12-13
    1.2.3 CFD数值模拟  13-14
  1.3 国内外研究概况  14-15
  1.4 本文的主要内容  15-16
  1.5 本章小结  16-17
第二章 CFD数值模拟基本理论  17-27
  2.1 定常不可压缩N-S方程  17-18
  2.2 湍流模型  18-22
    2.2.1 湍流  18-19
    2.2.2 雷诺平均法  19-21
    2.2.3 SST κ-ω模型  21-22
  2.3 边界层与壁面函数  22-24
  2.4 CFD软件简介  24-25
  2.5 FLUENT总体计算流程  25
  2.6 湍流模型比选验证  25-26
  2.7 本章小结  26-27
第三章列车防风的二维CFD计算  27-38
  3.1 计算模型  27-31
    3.1.1 模型简化  27
    3.1.2 网格划分和边界条件  27-30
    3.1.3 计算方案  30-31
  3.2 结果分析  31-36
    3.2.1 流场计算结果  31-32
    3.2.2 流场特性分析  32-33
    3.2.3 列车气动力分析  33-36
    3.2.4 挡风屏防风效果评价  36
  3.3 数值模拟难点讨论  36-37
  3.4 本章小结  37-38
第四章列车防风的风洞模型试验  38-48
  4.1 模型及实验设备  38-40
    4.1.1 模型  38
    4.1.2 试验设备  38-40
  4.2 试验方法  40-42
  4.3 试验结果及分析  42-47
  4.4 本章小结  47-48
第五章列车防风的三维CFD计算  48-61
  5.1 计算模型  48-49
    5.1.1 模型简化  48-49
    5.1.2 网格划分  49
  5.2 列车运动的模拟  49-50
  5.3 计算结果及分析  50-56
    5.3.1 列车周围的流场分布  50-54
    5.3.2 列车的气动力  54-56
  5.4 列车运行安全性评价  56-60
    5.4.1 倾覆临界风速的考虑方法  56-58
    5.4.2 不同车速下的倾覆临界风速  58-60
  5.5 本章小结  60-61
结论与展望  61-63
致谢  63-64
参考文献  64-66

桥梁挡风屏对强侧风条件下列车运营安全性的影响

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