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横风作用下声屏障力学特性数值模拟
| 论文题名： | 横风作用下声屏障力学特性数值模拟 |
| 关键词： | 声屏障;力学特性;列车风致脉动力;自然风荷载;结构设计;数值模拟 |
| 摘要： | 步入21世纪以来，我国高速铁路的建设突飞猛进，而由于我国的人口及地理分布等复杂原因，使得多数高速铁路的铺设必须经过居民区，为了降低列车行驶过程中所引起的噪声污染，故需要在铁路与居民区之间安置声屏障。高速列车在通过声屏障的瞬间会形成瞬态脉动压力冲击，国内外已发生多个声屏障由脉动力冲击而遭破坏的案例，而往往声屏障所受到的工况为列车风致脉动力和自然风荷载等载荷的综合作用，特别在沿海的多风地区，自然风荷载更为显著，这就使得在对声屏障进行结构设计时必须考虑其抗风压性能。 本文研究内容分为两大部分，首先运用大型商用 CFD软件Fluent，并选取三维、不可压缩、定常、粘性流体的 RANS方程和k-ε两方程模型，通过设置和选取相应的边界条件等参数，对在列车风致脉动力与自然风荷载联合作用下的高速铁路声屏障进行数值模拟，分析在不同的风向角及风速下，自然风荷载对声屏障所受列车风致脉动力的影响；之后依托 Workbench中的流固耦合模块，将第一部分得到的声屏障外流场的压力分布作为载荷导入到模块中，对声屏障进行瞬态动力学分析和模态分析，得到声屏障的等效应力、总变形量及其模态分布。 结果表明，在自然风荷载的作用下，声屏障所受的脉动峰压得到显著的增加，受低压涡流的影响，不同高度上的风压分布也发生了极大的变化，在进行结构设计时必须考虑两类载荷间的相互影响，并在此基础上，推导出复合载荷的计算公式，经验证其可靠性较高，可用于工程上的试算；结构分析的结果表明随着风速的提高，声屏障会产生较大的变形量，尤其在顶部位置，其模态分布显示预应力混凝土声屏障的固有频率远小于外部激励频率，不会发生结构共振现象。 |
| 作者： | 王宏朝 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 谢金法 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 河南科技大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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