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基于计算流体力学有砟道床飞砟力学特性研究
| 论文题名： | 基于计算流体力学有砟道床飞砟力学特性研究 |
| 关键词： | 高速铁路;风洞试验;轨枕优化;计算流体力学;有砟道床;空气动力学特性;飞砟现象 |
| 摘要： | 铁路是国家重要的基础设施和环保高效的交通工具，在综合交通体系中占有重要地位，对经济和社会的全面、协调、可持续发展起着重要的促进作用。列车行车速度是衡量一个国家铁路现代化程度的重要标志，高速铁路因具备快速、安全、舒适、环保等优势，已成为轨道交通发展的趋势。 随着列车运行速度的不断提高，列车空气动力学效应凸显，导致了列车空气阻力急剧增大，能耗急剧增加及有砟道床表层飞砟等一系列空气动力学问题。飞砟不仅对列车、轨道结构和周围环境构成损伤和危害，同时还危及行车安全，严重制约着高速铁路的发展。针对飞砟现象，国内外研究人员主要以实验和数值分析为研究手段对列车风速、风压以及道砟散粒体、列车线性、道床结构形式空气动力学特性展开了研究。本文主要通过研究道砟颗粒和道床结构空气动力学特性来分析飞砟现象:针对散体道砟颗粒空气动力学特性，通过风洞试验研究单体道砟颗粒移动临界条件以及道砟颗粒质量参数对临界条件的影响，并进行风洞试验数值分析;针对道床结构整体空气动力学特性，根据连续介质流体力学原理，基于计算流体力学(CFD)对高速铁路有砟道床断面砟肩高度和砟肩形式进行空气动力学优化比选。在Ⅲ型轨枕基础上进行轨枕几何形状空气动力学优化设计，并从轨枕槽高度、轨枕间距等因素对比分析了Ⅲ型轨枕和优化轨枕道床表面空气动力学特性。 研究发现单体道砟颗粒形状、质量对飞砟有重要影响，质量小于1009的立体、半立体道砟颗粒易移动，试验台上风速在18m/s～25m/s范围内多数道砟颗粒开始移动;相同砟肩高度的平肩砟肩顶部风压比尖肩的小，砟肩高度100mm的平肩形式在预防砟肩处飞砟具有较好的空气动力学性能优势;优化轨枕上部表面几何结构圆顺使轨枕槽内风场的湍流激扰性减小，有利于降低飞砟几率。 |
| 作者： | 林建 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 井国庆 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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