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原文传递侧风下CRH2列车—简支梁桥风洞模型设计及数值模拟研究

论文题名：	侧风下CRH2列车—简支梁桥风洞模型设计及数值模拟研究
关键词：	简支梁桥;高速铁路;车-桥系统;气动特性;抗倾覆性能;风洞试验
摘要：	本文得到国家自然科学基金项目“强风环境下高速铁路车-桥系统气动特性和抗倾覆性能风洞试验研究(51178471)”的资助。在此资助下，以CRH系列列车和32m简支梁体系为研究对象，借助CFD数值模拟软件Fluent6.3.26强大的流体分析功能，研究了高速列车与桥梁（有、无风障）之间的相互气动特性，并根据车桥周围流场的压强分布以及流线图的变化规律等比较详尽的分析了列车气动力系数和桥梁气动力系数变化的原因;同时针对中南大学风洞试验室的具体条件设计了一套移动车辆模型装置。各章主要内容归纳如下: 　　第一章:阐述了本文研究背景及意义，简要回顾了国内、外针对车-桥系统横风作用下的气动性能研究方法及研究现状，指出其中不足、不全面之处; 　　第二章:简要介绍了中南大学风洞试验室;研制了一套缩尺比为1∶25的32m预应力混凝土简支箱梁和CRH2型列车模型（2车厢）。为了实现列车的移动，开发一套U形列车加速系统，能实现列车和桥梁的同步测试。通过挂钩连接可以较方便地实现不同高度的自动提升和下滑，实现不同列车速度、车辆与桥梁的相对位置以及列车交会等从而实现多种工况的研究。目前正在完善测试方案进行相关实验研究; 　　第三章:首先介绍了湍流流体的基本控制方程，并在数学模型上为本文模型作了假定;然后介绍了车-桥几何模型的缩尺比(1∶25)及各部分的简化、不同编组车-桥模型组合、计算域的确定、网格划分及边界条件设置;最后对不同阻塞率模型气动力系数进行对比; 　　第四章:由于简支梁桥墩间距小，对车-桥-墩之间的相互影响作了深入研究;按照风洞试验室的条件模拟了不同风速，不同风偏角，列车在桥上不同横向位置等工况各气动力系数的变化规律;选取不同湍流强度，分析了湍流强度对气动力系数的影响;对比了CRH系列高速列车在不同风偏角下的气动力系数变化规律;分析了单列车在桥上不同纵向位置对桥梁气动力系数的影响;分析了列车交会时各气动力系数的变化规律。为研究列车走行的安全性和舒适性提供一定的理论依据; 　　第五章:针对不同高度和透风率的风障展开研究，为桥梁和列车选取了合适的风障结构，并在此风障下采用合成风对不同风速和不同车速下列车气动力变化规律进行了讨论，为列车倾覆性研究提供宝贵的理论基础; 　　第六章:结语，总结本文所做的研究以及理论分析结果，探讨该研究工作存在的不足，对风-车-桥系统未来的研究做出展望。　　1.5本章小结　　本章说明了课题研究的背景及意义;介绍了本课题的一般研究方法，并说明各自的优、缺点;介绍了国内外研究现状，分析了其中的精华与欠缺;最后介绍了本文研究所用方法以及各章节设计的研究内容。
作者：	冉瑞飞
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：	2013
正文语种：	中文