基于格子Boltzmann方法的軌道動邊界模擬.pdf

1、隨著我國高速鐵路建設(shè)的蓬勃發(fā)展，列車-軌道-橋梁的動力相互作用問題已成為國內(nèi)外學(xué)者共同關(guān)注的重要課題。傳統(tǒng)的有限元方法在處理車-線-橋耦合振動問題時，由于軌道復(fù)雜的曲面和接觸分析要求網(wǎng)格過密等因素導(dǎo)致計算量太大。而格子Boltzmann 方法在多尺度分析和并行計算方面具備傳統(tǒng)有限元方法無可比擬的優(yōu)勢，利用此方法可望解決列車與軌道的高速碰撞問題，并可藉此研究車輛-軌道相互作用機(jī)理；另外，格子Boltzmann模型在處理動邊界以及曲線邊界上

2、的優(yōu)勢也可以在梁軌的界面處理上另辟蹊徑?；谝陨显O(shè)想，本文完成了以下幾個方面的主要工作：
　　 1、從格子Boltzmann 方法的基本理論出發(fā)，針對本文所要模擬的車輛高速運(yùn)行問題，詳細(xì)推導(dǎo)了合適的格子Boltzmann基本模型。
　　 2、根據(jù)格子Boltzmann 方法中復(fù)雜邊界的處理方法及外荷載的加載方式，利用LBM在曲邊界處理方面的優(yōu)勢模擬列車與軌道的高速接觸和碰撞問題；利用LBM在動邊界處理方面的優(yōu)勢模擬軌道不

3、平順對高速列車行走時的影響。
　　 3、基于格子Boltzmann模型數(shù)值計算方法，編制C++語言計算程序，進(jìn)行列車高速行走時與軌道的相互動力作用及動力響應(yīng)分析，與部分文獻(xiàn)中用有限元方法得到的相關(guān)結(jié)果進(jìn)行分析和對比。
　　 本文分析結(jié)果表明運(yùn)用格子Boltzmann 方法能夠?qū)壍绖舆吔邕M(jìn)行初步模擬?？紤]軌道不平順因素的計算結(jié)果表明軌道不平順的幅值越大，車輛粒子所產(chǎn)生的跳動現(xiàn)象越明顯，且按級數(shù)形式變化的軌道不平順引起的動