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高速铁路新型风屏障及其横风气动性能数值模拟研究
| 论文题名： | 高速铁路新型风屏障及其横风气动性能数值模拟研究 |
| 关键词： | 高速铁路;风屏障;气动性能;挡风效果;数值模拟 |
| 摘要： | 高速铁路迅速发展，列车在横风下的运行安全受到威胁，强风作用限制了列车运行速度的提高。本文依托国家自然科学基金项目(51178471、51322808)，基于对横风下列车和风屏障-桥梁气动力的综合考虑，提出了几种新型风屏障形式，并在采用CFD数值模拟方法讨论列车气动性能的同时，考虑风屏障的不同参数对列车挡风效果以及桥梁-风屏障风荷载的影响。本文具体研究如下: (1)提出了新形式的百叶窗型风屏障、合页型风屏障以及百叶窗-合页组合型风屏障。建立不同高度、透风率/挡风板旋转角度风屏障模型，在横风下考虑桥上有车和无车两种情况进行数值计算，得到每种风屏障各自随高度、挡风板转角下的挡风效果和自身风荷载。 (2)桥梁气动力系数随风屏障高度和透风率改变，变化相对不大。随着风屏障高度的增加，列车三分力系数均呈减小趋势;透风率增大时，列车三分力增加。 (3)百叶窗型屏障挡风板旋转时，改变了反射来流的角度和流体作用在屏障上的力的方向，挡风板与竖向保持较小旋转角度，可保证列车气动性能，无车时亦可改善风屏障和桥梁的气动性能。 (4)对比合页型与格栅型风屏障，相同透风率的合页型屏障表现出对列车的挡风效果略优，而在风屏障自身所受气动力方面以及屏障-桥梁整体气动力方面比格栅型屏障更好。 (5)相对于百叶窗型风屏障，组合型风屏障在屏障后形成两股相反的气流，可抵消部分竖向速度，减小气流对车桥的冲击。桥梁上无车时，就桥梁和屏障整体而言，小转角的百叶窗屏障和大转角的组合屏障均有其优势;在桥上有车时也存在类似规律。 (6)列车风对风屏障的作用表现为头波和尾波形成的瞬态冲击，列车风与横风联合作用下，风屏障的气动力主要是二者的叠加。 |
| 作者： | 叶剑 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 何旭辉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中南大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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