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高速公路复杂地形环境风数值模拟及行车安全研究
| 论文题名： | 高速公路复杂地形环境风数值模拟及行车安全研究 |
| 关键词： | 高速公路;环境风;数值模拟;流体力学;交通安全管制 |
| 摘要： | 据统计约有40％的道路交通事故与气象条件有直接或间接的关系，而且我国是个多山的国家，同时随着西部大开发战略的实施，我国高速公路向重丘、山岭区发展。在恶劣气象条件及特殊地理环境下，高速公路上发生交通事故的几率大，同时恶劣气象条件对于事故救援和交通安全管制工作也十分不利。风力对行车影响主要来自横风，尤其是对高速行驶的车辆，汽车在行驶过程中受到侧风的作用，可能会引发侧滑、侧倾等安全问题，影响车辆的安全行驶。明确高速公路复杂地理环境对风的影响及风对车辆行驶的影响机理，并采取相应的措施，从交通事故的发生源头进行遏制，是有效降低交通事故发生率的重要手段。 首先，考虑到本研究的局限性及数值模拟技术的成本低、周期短、效率高等优越性，本文基于计算流体力学的基本理论，依托目前国内外最为成熟的CFD商业软件fluent对高速公路环境风进行数值分析，研究复杂地形对风场的影响。确定湍流模型采用RNG k-ε湍流模型，数值计算采用有限体积法，采用SIMPLE压力校正算法进行超松弛迭代求解，采用非结构化网格划分，并局部加密，对三维模型采取滑移地面法。 接着，选取四种高速公路典型地形（路面、桥面、隧道、峡谷），确定要仿真的小型汽车和大型汽车的尺寸，确定研究风速，对行驶于高速公路复杂地形中的车辆进行横风作用下的二维及三维流场分析，研究高速公路地形对近地流动风的风速、风压的影响，分析有横风作用下的车辆周围风场变化情况，并用二维及三维模型对比分析了静止汽车和运动汽车的侧风稳定性，以及行驶于不同地形中不同车型的气动力特性，比较分析各种地形中的汽车行驶稳定性、不同地形对风速的变化影响规律等。 最后，从预防、减小环境风对汽车行驶作用的角度出发，结合其他文献的相关研究成果，对高速公路行车安全提出切实可行的建议和措施，主要从高速公路选线建议、事故多发路段确定、交通标志的优化识别以及设置防风屏障四个方面讨论研究减少因风引发交通事故的措施，对行车安全进行相关机理及措施研究，以期杜绝潜在的可能引发交通安全的事故隐患，提高高速行车的安全性。 |
| 作者： | 张静芬 |
| 专业： | 载运工具运用工程 |
| 导师： | 何杰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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