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挡风屏对强侧风作用下行车安全性的影响
| 论文题名： | 挡风屏对强侧风作用下行车安全性的影响 |
| 关键词： | 挡风屏;风洞试验;气动力特性;模态分析;行车安全性;高速列车;有限体积法;数值模拟 |
| 摘要： | 行驶中的高速列车对风荷载的作用十分敏感，列车绕流问题的研究显得极其重要，其主要表现为：列车与空气的相互作用引起了一系列影响列车能耗、安全、舒适和危害周围环境的空气动力学问题。对于行驶在桥梁上的高速列车，其在强侧风作用下的安全稳定问题显得更为突出，应采取积极措施保证强侧风作用下列车的稳定性。本文以某线路桥梁上运行的列车为对象，首先通过CFD数值模拟和风洞模型试验，研究了在桥梁上设置不同高度、不同透风率挡风屏对列车气动力特性的影响。研究结果表明，桥梁上设置挡风屏结构可以明显减小列车所收的气动力，且当桥梁上设置4m、20％透风率挡风屏结构最为合理。其次，为了保证挡风屏自身的结构安全，通过大型商用有限元软件ANSYS对挡风屏结构进行模态分析，测定了其结构自振频率，通过与列车脉动风频率相对比，证明了挡风屏结构在列车脉动风作用下不会发生共振现象。 本文主要研究工作如下： 1、采用FLUENT软件，基于有限体积法建立混合网格进行空间离散，通过多次试算确定模型求解域尺寸，并用雷诺时均方法的STT k-ω湍流模型实现湍流的模拟。 2、利用二维数值模拟，研究了有无挡风屏对列车气动力的影响以及设置不同高度、不同透风率挡风屏对列车的气动力的影响。 3、通过风洞模型试验的方法，验证二维数值模拟的可靠性，同时考虑不同风偏角对列车气动力的影响，并通过测定接触网处风场评估接触网的安全性。 4、通过三维数值模拟，实现对列车运动的模拟，测定由二维数值分析与风洞试验共同确定的挡风屏作用下的列车气动力系数，并研究了列车在不同车速下的临界倾覆风速。 5、采用ANSYS对已选挡风屏类型进行模态分析，确定挡风屏结构固有特性与列车脉动风频率的关系。 |
| 作者： | 梅群锋 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 李明水 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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