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防风栅对高速列车的挡风性能研究
| 论文题名： | 防风栅对高速列车的挡风性能研究 |
| 关键词： | 防风栅;高速列车;数值模拟;列车运行稳定性;挡风性能 |
| 摘要： | 由于我国高速铁路的快速发展以及横风下高速列车的安全运行问题日益突出，高速铁路防风体系的建立成为目前亟待解决的问题。防风栅是一种新兴的高速铁路挡风结构，与传统挡风墙相比，防风栅可以在降低背面风速及湍流强度的同时减小工程基底反力。为了确定防风栅的适用范围以及在不同环境下的设计参数，本文参考京沪高铁路堤路段及CRH3车型，以高速铁路防风栅为研究对象，采用数值模拟的方法从空气动力学和列车运行安全稳定性的角度，系统的研究防风栅对高速铁路的挡风性能。 如何精确模拟防风栅与高速运动的列车是本文的重要研究内容。首先是防风栅的模拟，防风栅本身可以简化为薄板状的多孔介质结构，因此可以用多孔介质模型来模拟防风栅。多孔介质模型的实现关键在于压力降系数的确定。为了确定压力降系数的计算模型，将已有防风栅风洞试验结果与数值模拟计算结果进行对比验证。随后本文中通过在一定范围内变化防风栅孔隙率与高度，模拟研究孔隙率与高度对防风栅自身挡风性能的影响。 其次，本文依托FLUENT流体计算软件采用动网格技术，模拟高速运动的列车。为了对所用动模型加以验证，本文通过对普速和高速两种列车的气动力效应进行模拟计算，并与已有实测数据进行对比。对比结果表明文中所用动模型可以有效模拟高速列车。 最后，结合防风栅的多孔介质模型与列车动模型，展开防风栅对高速列车的挡风性能研究。变化列车车速与特征风速结合不同的防风栅孔隙率，得到36个工况下列车各车厢所受气动力，从中计算出不同工况下各车厢的脱轨系数与轮重减载率，进而分析在安置防风栅时，高速列车在一定风速条件下的车速安全限值。结论表明，防风栅的设置可以有效提高列车安全运行效率。 |
| 作者： | 冯少华 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 李波 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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