高速鐵路新型風(fēng)屏障及其橫風(fēng)氣動(dòng)性能數(shù)值模擬研究.pdf

1、高速鐵路迅速發(fā)展，列車(chē)在橫風(fēng)下的運(yùn)行安全受到威脅，強(qiáng)風(fēng)作用限制了列車(chē)運(yùn)行速度的提高。本文依托國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51178471、51322808)，基于對(duì)橫風(fēng)下列車(chē)和風(fēng)屏障-橋梁氣動(dòng)力的綜合考慮，提出了幾種新型風(fēng)屏障形式，并在采用CFD數(shù)值模擬方法討論列車(chē)氣動(dòng)性能的同時(shí)，考慮風(fēng)屏障的不同參數(shù)對(duì)列車(chē)擋風(fēng)效果以及橋梁-風(fēng)屏障風(fēng)荷載的影響。本文具體研究如下:
　　(1)提出了新形式的百葉窗型風(fēng)屏障、合頁(yè)型風(fēng)屏障以及百葉窗-合頁(yè)組合型

2、風(fēng)屏障。建立不同高度、透風(fēng)率/擋風(fēng)板旋轉(zhuǎn)角度風(fēng)屏障模型，在橫風(fēng)下考慮橋上有車(chē)和無(wú)車(chē)兩種情況進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，得到每種風(fēng)屏障各自隨高度、擋風(fēng)板轉(zhuǎn)角下的擋風(fēng)效果和自身風(fēng)荷載。
　　(2)橋梁氣動(dòng)力系數(shù)隨風(fēng)屏障高度和透風(fēng)率改變，變化相對(duì)不大。隨著風(fēng)屏障高度的增加，列車(chē)三分力系數(shù)均呈減小趨勢(shì);透風(fēng)率增大時(shí)，列車(chē)三分力增加。
　　(3)百葉窗型屏障擋風(fēng)板旋轉(zhuǎn)時(shí)，改變了反射來(lái)流的角度和流體作用在屏障上的力的方向，擋風(fēng)板與豎向保持較小旋轉(zhuǎn)角度

3、，可保證列車(chē)氣動(dòng)性能，無(wú)車(chē)時(shí)亦可改善風(fēng)屏障和橋梁的氣動(dòng)性能。
　　(4)對(duì)比合頁(yè)型與格柵型風(fēng)屏障，相同透風(fēng)率的合頁(yè)型屏障表現(xiàn)出對(duì)列車(chē)的擋風(fēng)效果略?xún)?yōu)，而在風(fēng)屏障自身所受氣動(dòng)力方面以及屏障-橋梁整體氣動(dòng)力方面比格柵型屏障更好。
　　(5)相對(duì)于百葉窗型風(fēng)屏障，組合型風(fēng)屏障在屏障后形成兩股相反的氣流，可抵消部分豎向速度，減小氣流對(duì)車(chē)橋的沖擊。橋梁上無(wú)車(chē)時(shí)，就橋梁和屏障整體而言，小轉(zhuǎn)角的百葉窗屏障和大轉(zhuǎn)角的組合屏障均有其優(yōu)勢(shì);在橋上