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移动车辆非定常气动力时域模拟及分析
| 题名： | 移动车辆非定常气动力时域模拟及分析 |
| 作者： | 严乃杰;苏永华;郭辉;班新林;李永乐;向活跃 |
| 作者单位： | 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所;高速铁路轨道技术国家重点实验室;西南交通大学桥梁工程系 |
| 关键词： | 桥梁工程;非定常气动力;有理函数逼近法;移动列车;导纳函数;时域模拟 |
| 摘要： | 为了在时域中考虑复数导纳函数，精细化模拟作用在移动列车上的非定常气动力，提出列车复数导纳函数时频变换方法，并建立同时考虑顺风向、横风向和竖向脉动风的移动列车非定常气动力数学模型。首先，推导出相对于移动列车的瞬时风速，并将瞬时风速代入到移动列车风荷载模型中，通过泰勒级数展开和忽略脉动风速、三角函数高阶项，将移动列车非定常气动力表示成关于顺风向、横风向和竖向脉动风的函数。然后，基于有理函数逼近法，将频域的复数导纳函数展开成有理函数项表示，再通过拉普拉斯逆变换实现导纳函数的时频变换，并将变换后的时域导纳函数代入推导的气动力模型中，精细化模拟移动列车非定常气动力。最后，通过与加权函数法对比，验证基于有理函数逼近法模拟移动列车非定常气动力方法的正确性，分析复数导纳函数相位、横风向和竖向脉动风对列车非定常气动力的影响。研究结果表明:有理函数逼近法可以成功实现列车复数导纳函数的时频变换，能够在非定常气动力时域模拟中有效考虑复数导纳函数的相位特性;导纳函数能够降低气动力的峰值，其相位可以使得非定常气动力时程产生“延迟横风向和竖向脉动风对列车非定常气动力的贡献不容忽视，能够使得气动力峰值显著增大;在列车非定常气动力模拟中，应该综合考虑复数导纳函数以及横风向和竖向脉动风的影响。研究结果可为移动列车风荷载及风-车-桥耦合振动等相关研究提供参考。 |
| 期刊名称： | 中国公路学报 |
| 出版年： | 2021 |
| 期： | 04 |
| 页码： | 119-127 |
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