基于气动荷载准则的大型冷却塔六塔风致干扰效应研究

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作者 陶冶 陈旭 +1 位作者 吴云 赵林 《防灾减灾工程学报》 北大核心 2025年第4期849-858,905,共11页

为研究大型冷却塔典型六塔布置下的群塔干扰效应,开展了矩形布置和菱形布置两种群塔组合、三种塔间距下的刚体模型测压风洞试验,探讨了基于气动荷载的干扰因子随群塔布置形式、塔间距和风向角的变化规律,分析了最不利工况下的塔筒表面... 为研究大型冷却塔典型六塔布置下的群塔干扰效应,开展了矩形布置和菱形布置两种群塔组合、三种塔间距下的刚体模型测压风洞试验,探讨了基于气动荷载的干扰因子随群塔布置形式、塔间距和风向角的变化规律,分析了最不利工况下的塔筒表面平均风压和脉动风压分布特征。结果表明:六塔组合下的菱形布置形式相比矩形布置的群塔干扰效应更大,受干扰效应影响最大的冷却塔位于来流下风向;两种布置形式下干扰因子对风向角的敏感性要大于塔间距;受扰塔的表面平均风压和脉动风压呈非对称分布,干扰效应增大了平均风压在侧风区和背风区的吸力以及脉动风压的数值大小。 展开更多

关键词 大型冷却塔 群塔干扰 气动荷载 风洞试验

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高速铁路隧道衬砌裂缝气动荷载激化效应 被引量：1

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作者 杨伟超 何洪 +2 位作者 赵伦 刘义康 邓锷 《铁道工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第11期74-82,共9页

研究目的:高速铁路隧道掉块频发可能引发严重的经济损失甚至人员伤亡。高速列车气动荷载在裂缝内的激化效应可能是导致裂缝拓展并最终形成掉块的重要原因。为防止高速铁路隧道掉块事故发生,加强隧道病害治理,应对衬砌裂缝气动荷载的激... 研究目的:高速铁路隧道掉块频发可能引发严重的经济损失甚至人员伤亡。高速列车气动荷载在裂缝内的激化效应可能是导致裂缝拓展并最终形成掉块的重要原因。为防止高速铁路隧道掉块事故发生,加强隧道病害治理,应对衬砌裂缝气动荷载的激化效应展开针对性研究。本文基于Fluent软件采用有限体积法(FVM)和Pressure-Based求解器,考虑空气可压缩性,采用非稳态粘性k-ε湍流模型对裂缝空间内的气动压力进行模拟,利用该模型讨论环向、斜向、纵向裂缝气动荷载的时空特征,分析气动压力的频谱特征,并对比裂纹长度、宽度、深度及车速对裂缝面气动荷载的影响。研究结论:(1)压力波进入环向裂缝腔内具有瞬时性,而进入斜向与纵向裂缝腔内具有过程性;(2)环向裂缝压力峰值最大,为输入压力的5.32倍;斜向、纵向裂缝压力峰值分别仅为环向裂缝相应值的79.5%与64.9%;(3)环向裂缝气动压力PSD平均值是纵向裂缝和斜向裂缝相应值的4.04倍和1.54倍;(4)裂纹长度、宽度对裂缝面压力峰值的影响有限,裂纹深度与压力峰值满足线性函数关系,车速与压力峰值满足幂指数为2.3033的幂函数关系;(5)本研究成果可为高铁隧道的设计、隧道内裂缝的评估和修复提供参考。 展开更多

关键词 高速铁路隧道 衬砌裂缝 气动荷载 激化效应 数值模拟

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路堑过渡段对高速列车气动荷载的影响:基于IDDES方法 被引量：3

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作者 赵伦 邓锷 +3 位作者 杨伟超 倪一清 赵文 罗禄森 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第3期989-1002,共14页

当高速列车在横风条件下通过路堑过渡段时,列车的气动荷载将发生显著变化。本文基于改进的延迟分离涡湍流模型建立了列车-路基-风的三维空气动力学耦合模型,重点探讨了路堑深度对列车气动载荷变化和气动性能恶化的影响,揭示了相应的列... 当高速列车在横风条件下通过路堑过渡段时,列车的气动荷载将发生显著变化。本文基于改进的延迟分离涡湍流模型建立了列车-路基-风的三维空气动力学耦合模型,重点探讨了路堑深度对列车气动载荷变化和气动性能恶化的影响,揭示了相应的列车周围流场的演化机制。结果表明:当路堑深度为6 m时,头车所受的气动冲击能量最高。在列车完全驶入下一运行场景后,随着路堑深度的增大,来流对列车气动荷载的影响减弱,相应的波动幅度降低。头车气动载荷的突变幅值与风速近似满足线性正相关关系。 展开更多

关键词 高速列车 路堑过渡段 气动荷载 流场 横风

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高速地铁气动荷载对屏蔽门的影响分析 被引量：3

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作者 赵刚 《铁道工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期76-84,共9页

研究目的:随着城市的快速扩张,以及都市群的形成,为提高旅行速度,许多城市已建设或即将开始建设速度大于100 km/h的高速地铁项目。高速运行的地铁列车其气动效应会对轨侧设备设施产生脉动风压,作用在屏蔽门上的脉动风压会影响屏蔽门的... 研究目的:随着城市的快速扩张,以及都市群的形成,为提高旅行速度,许多城市已建设或即将开始建设速度大于100 km/h的高速地铁项目。高速运行的地铁列车其气动效应会对轨侧设备设施产生脉动风压,作用在屏蔽门上的脉动风压会影响屏蔽门的启闭和可靠性。本文采用三维数值计算方法分析了高速地铁过站越行时,列车速度、活塞风井开闭、有无列车阻塞对轨行区压力波和屏蔽门气动荷载的影响。研究结论:(1)活塞风井开关对压力波变化存在影响,活塞风井开启时压力波1 s和3 s内的变化极值都大于活塞风井关闭时;(2)列车运行速度、活塞风井开关、车站内是否存在列车阻塞,三个影响因素相比,列车运行速度对隧道内压力值及屏蔽门气动荷载的影响最大;(3)列车速度为100 km/h时,屏蔽门承受最大风压为1.042 kPa;列车速度为140 km/h时,屏蔽门承受最大风压为1.486 kPa;(4)本文提出的高速地铁过站越行时压力波特性及对屏蔽门气动荷载的影响规律,可为后期类似工程采取有效防治措施提供参考依据。 展开更多

关键词 高速地铁 压力波 屏蔽门 气动荷载

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高速铁路声屏障气动荷载及结构振动响应特性 被引量：1

5

作者 柳润东 伍向阳 +2 位作者 陈迎庆 李晏良 刘兰华 《铁道建筑》 北大核心 2024年第3期84-88,共5页

高速铁路声屏障是铁路噪声控制的常用措施,但声屏障距离线路中心较近,在列车动力作用下会产生振动响应。列车风作用在声屏障表面形成的气动荷载和轮轨接触力产生的钢轨振动会传递到声屏障基础,是导致声屏障结构产生风致振动与轮轨激励... 高速铁路声屏障是铁路噪声控制的常用措施,但声屏障距离线路中心较近,在列车动力作用下会产生振动响应。列车风作用在声屏障表面形成的气动荷载和轮轨接触力产生的钢轨振动会传递到声屏障基础,是导致声屏障结构产生风致振动与轮轨激励振动的主要振源。通过开展声屏障列车气动荷载及振动响应的测试及仿真计算,获得不同工况下声屏障气动荷载及振动响应特性。结果表明:动车组以350 km/h运行时,比300 km/h运行时声屏障气动荷载和振动响应大40%;同一速度级下,路基声屏障立柱的顶端位移比桥梁声屏障顶端大40%~50%,而桥梁声屏障单元板动位移比路基声屏障大20%~30%;轮轨激励振动直接影响了声屏障振动响应,在传递过程中呈有规律衰减的趋势;列车风压与自然横风组合作用时,声屏障立柱的动变形及动应力呈现明显增大的趋势。 展开更多

关键词 高速铁路 声屏障 试验研究 气动荷载 轮轨激励 振动响应

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高铁隧道衬砌缺陷气动荷载影响研究 被引量：1

6

作者 唐文国 任玉鹏 丁祥 《中国铁路》 北大核心 2024年第2期69-74,86,共7页

随着高铁列车运行速度的提高,气动荷载成为隧道结构重要的附加荷载,尤其是素混凝土二次衬砌存在初始缺陷时,气动荷载将对衬砌安全有较大影响。针对素混凝土二次衬砌存在初始裂纹和厚度不足缺陷的情况,分别采用基于断裂力学的数值流形方... 随着高铁列车运行速度的提高,气动荷载成为隧道结构重要的附加荷载,尤其是素混凝土二次衬砌存在初始缺陷时,气动荷载将对衬砌安全有较大影响。针对素混凝土二次衬砌存在初始裂纹和厚度不足缺陷的情况,分别采用基于断裂力学的数值流形方法和基于荷载-结构模型有限元法,对2种衬砌缺陷在气动荷载作用下的影响开展研究。研究结果表明:隧道素混凝土二次衬砌存在初始缺陷时,气动荷载对缺陷部位的耐久性和长期稳定性有很大影响;隧道衬砌存在裂纹时,在气动荷载作用下,裂纹尖端应力强度因子增大150%以上;衬砌厚度不足时,在气动荷载作用下,缺陷部位拉应力增大54%,衬砌处于“拉-压”循环受力状态。研究结果可为高铁隧道素混凝土结构的长期稳定性及耐久性设计提供参考。 展开更多

关键词 高铁隧道 气动荷载 素混凝土 二次衬砌 初始缺陷

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桥隧段风屏障对高速列车气动荷载及行车安全的影响 被引量：11

7

作者 施成华 王昂 +2 位作者 邓锷 杨伟超 何旭辉 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期58-68,76,共12页

高铁线路隧道-桥梁-隧道路段常伴随强烈的横风,列车行驶至隧道与桥梁连接段时常常受到横风的突然冲击,严重影响了列车的行车安全性。基于计算流体力学RNG湍流模型和多孔介质理论,建立列车-隧道-桥梁-风屏障三维CFD数值模型和风-车-轨-... 高铁线路隧道-桥梁-隧道路段常伴随强烈的横风,列车行驶至隧道与桥梁连接段时常常受到横风的突然冲击,严重影响了列车的行车安全性。基于计算流体力学RNG湍流模型和多孔介质理论,建立列车-隧道-桥梁-风屏障三维CFD数值模型和风-车-轨-桥动力耦合分析模型,研究了高速列车通过隧道-桥梁-隧道路段过程中列车的气动荷载和行车安全指标的变化特性。结果表明:桥隧相连段设置风屏障后,各节车厢的气动荷载突变幅值显著降低,降幅达50%以上,其中横向力和倾覆力矩受风屏障的影响最为显著,降幅高达88%以上;设置风屏障后列车行车安全指标显著降低,迎风侧和背风侧各轮对(除了头车1、3号轮对外)的安全指标波动幅度相同;头车的安全指标对整个列车行车安全性起控制作用,尤其是头车转向架前轮(即1、3号轮对)的;列车由隧道驶入桥梁过程中的行车安全性较由桥梁驶入隧道过程的小。 展开更多

关键词 桥隧段 风屏障 高速列车 气动荷载 行车安全性

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气动荷载作用下高速铁路隧道内轨旁疏散灯安全性研究 被引量：7

8

作者 张曙 杨伟超 +2 位作者 施成华 曹宏凯 刘俊杰 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期2470-2479,共10页

列车高速通过隧道过程中形成的压力波不可避免地对隧道内轨旁附属设施造成气动冲击,影响其使用寿命。以高速铁路隧道内广泛分布的疏散灯为研究对象,采用隧道空气动力学的分析方法,利用Fluent软件进行仿真分析,确定高速铁路隧道内压力波... 列车高速通过隧道过程中形成的压力波不可避免地对隧道内轨旁附属设施造成气动冲击,影响其使用寿命。以高速铁路隧道内广泛分布的疏散灯为研究对象,采用隧道空气动力学的分析方法,利用Fluent软件进行仿真分析,确定高速铁路隧道内压力波的荷载作用特征。基于Abaqus商业计算平台,建立隧道地层−衬砌结构−锚栓−疏散灯的结构动力学仿真模型,研究气动荷载和地层荷载联合作用下隧道衬砌、锚栓和疏散灯灯具的动力响应。通过不同锚栓规格对衬砌力学分布特征的影响规律分析,探讨高速铁路隧道内轨旁疏散灯具的潜在破坏模式。研究结果表明:气动-地层荷载联合作用下,相对于疏散灯灯具以及锚栓本身,衬砌混凝土首先达到其疲劳破坏阈值,而此时疏散灯灯具及锚栓应力还远未达到其控制值,气动荷载作用下隧道内轨旁疏散灯失效更可能是锚栓安装基座的衬砌混凝土破坏而导致。锚栓安装基座衬砌混凝土拉应力分布特征呈现表层锥体分布特征,表明气动荷载作用下疏散灯安装锚栓可能存在剪撬破坏。在气动荷载一定的情况下,衬砌混凝土的应力峰值与锚栓规格呈现显著的负相关关系,增大锚栓规格是提高轨旁疏散灯结构安全性的有效措施。 展开更多

关键词 高速铁路 隧道衬砌 气动荷载 疏散灯 锚栓

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横风下高速列车突入隧道时气动荷载冲击效应 被引量：11

9

作者 邓锷 杨伟超 张平平 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期130-138,共9页

对高速列车由横风环境驶入隧道过程中流场的非定常、可压缩以及湍流等特性,建立了隧道-列车-空气三维CFD数值模型,分析了列车驶入隧道时各节车厢的气动荷载瞬态变化特征及对应的车厢运行姿态变化,并从流场角度揭示了其变化机理,最后探... 对高速列车由横风环境驶入隧道过程中流场的非定常、可压缩以及湍流等特性,建立了隧道-列车-空气三维CFD数值模型,分析了列车驶入隧道时各节车厢的气动荷载瞬态变化特征及对应的车厢运行姿态变化,并从流场角度揭示了其变化机理,最后探讨了气动荷载对车厢的冲击效应.主要结论如下:(1)当列车由横风环境驶入隧道时,各节车厢的5项气动荷载均表现出显著的突变特征,相应地各节车厢均会呈现瞬间偏转以及瞬间"点头"等行为;(2)车厢两侧压差在纵向上的巨大差异是导致车厢横向力和倾覆力矩的突然卸载以及偏航力矩骤增的根本原因;(3)横风是导致气动荷载对车厢冲击强度显著升高的主要因素;(4)头车的安全系数是控制整列车运行安全性的关键. 展开更多

关键词 隧道 横风 高速列车 气动荷载 冲击效应

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高速铁路隧道拱顶二次衬砌背后存在空洞时气动荷载对其的影响 被引量：9

10

作者 季维生 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期56-62,共7页

为了探索隧道拱顶二次衬砌背后不同范围内存在空洞条件下高速列车气动荷载对隧道二次衬砌结构的影响,采用隧道空气动力学的流体力学分析方法及结构力学分析方法,对二次衬砌结构的受力进行研究。研究结果表明:在气动荷载作用下,隧道二次... 为了探索隧道拱顶二次衬砌背后不同范围内存在空洞条件下高速列车气动荷载对隧道二次衬砌结构的影响,采用隧道空气动力学的流体力学分析方法及结构力学分析方法,对二次衬砌结构的受力进行研究。研究结果表明:在气动荷载作用下,隧道二次衬砌结构处于"拉—压"的循环受力状态中;在隧道拱顶二次衬砌背后存在空洞时,衬砌结构上产生的瞬态应力变化规律与其受到的气动荷载变化规律一致,当列车运行速度为350km·h-1时,二次衬砌结构上产生的最大瞬态应力是同一时刻气动荷载的约39倍;在最大正峰值气动荷载作用下,随着拱顶二次衬砌背后空洞范围的增大,拉应力范围逐渐变小,拉应力值先增大后减小;在最大负峰值气动荷载作用下,隧道拱顶二次衬砌第一主应力仅有压应力而无拉应力作用,而且随着拱顶二次衬砌背后空洞范围的增大,二次衬砌受压区的范围逐渐变小,压应力值先增大后减小;二次衬砌结构上产生的最大应力绝对值随着列车运行速度的提高而增大,且与列车运行速度的平方成二次函数关系。 展开更多

关键词 高速铁路隧道 气动荷载 二次衬砌 结构应力 空洞

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气动荷载对浮式风机系泊疲劳寿命的影响分析 被引量：2

11

作者 邓露 胡缤纷 +2 位作者 吴松熊 黄民希 宋晓萍 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期743-749,共7页

利用仿真软件FAST和OrcaFlex建立了风机-浮式平台-系泊系统在时域上的耦合分析模型,结合Miner线性损伤累积理论、雨流计算法和系泊T-N曲线,分析了浮式风机的系泊系统在不同气动模型和代表性工况下的疲劳问题,研究了气动荷载和风场湍流... 利用仿真软件FAST和OrcaFlex建立了风机-浮式平台-系泊系统在时域上的耦合分析模型,结合Miner线性损伤累积理论、雨流计算法和系泊T-N曲线,分析了浮式风机的系泊系统在不同气动模型和代表性工况下的疲劳问题,研究了气动荷载和风场湍流强度对系泊疲劳寿命的影响.结果表明:气动荷载会大幅缩短系泊的疲劳寿命,考虑湍流气动荷载时的系泊疲劳寿命仅为不考虑其影响时的1/5,故在系泊疲劳分析中应合理选择湍流风模型;当海况风速接近风机额定风速时,气动荷载会显著增大平台水平位移,导致系泊张力大幅增大,加速系泊疲劳损伤,缩短系泊疲劳寿命;平台的侧移响应会增大平台的侧倾响应,从而加速系泊的疲劳. 展开更多

关键词 浮式风机 系泊疲劳分析 气动荷载 耦合分析模型

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高速列车气动荷载作用下隧道内配电箱安全性分析 被引量：6

12

作者 曹宏凯 施成华 +2 位作者 杨伟超 邓锷 何洪 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期874-882,共9页

当高速列车通过隧道时,其周围所产生的气压波不可避免地对轨旁电力附属设施造成气动冲击影响。配电箱作为一种隧道内广泛分布的轨旁电力附属设施,在气动荷载作用下,其锚固安全性会受到一定影响。以配电箱为研究对象,利用Abaqus与Fluent... 当高速列车通过隧道时,其周围所产生的气压波不可避免地对轨旁电力附属设施造成气动冲击影响。配电箱作为一种隧道内广泛分布的轨旁电力附属设施,在气动荷载作用下,其锚固安全性会受到一定影响。以配电箱为研究对象,利用Abaqus与Fluent进行联合仿真分析其结构安全性。利用流体力学计算软件Fluent,建立空气−高速列车−隧道三维CFD数值计算模型,得到了气动荷载时程曲线;基于Abaqus有限元计算软件,建立配电箱−锚栓−隧道结构的三维精细化有限元模型,研究气动−地层荷载联合作用下配电箱、锚栓与衬砌的动力响应特性以及高速铁路隧道轨旁配电箱的破坏模式与影响因素。研究结果表明:在气动−地层荷载联合作用下,相对于配电箱以及锚栓本身,锚栓安装基座的衬砌表层混凝土最容易发生破坏;混凝土的破坏形状呈现以锚栓中心为轴线的表层椎体分布特征,混凝土潜在破坏模式为渐进式剥离破坏与黏结破坏;混凝土内拉应力与锚栓直径呈现明显的负相关性,为避免因混凝土破坏而造成配电箱脱落等安全事故,可适当提高锚栓直径。 展开更多

关键词 联合仿真 气动荷载 配电箱 锚栓 二次衬砌 破坏形状

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典型气动荷载作用下磁浮列车动力学特性研究 被引量：3

13

作者 南凯威 刘梦娟 +2 位作者 郝占宙 吴晗 孙振旭 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期69-83,共15页

研究强气动荷载作用下磁浮列车的动力学特性对磁浮列车的悬浮稳定设计有重要意义。本文基于简化的TR08型磁浮列车,采用滑移网格方法,研究了明线单车运行和会车场景下作用在列车上的瞬态气动荷载特性、气动荷载振荡的来源及气动荷载作用... 研究强气动荷载作用下磁浮列车的动力学特性对磁浮列车的悬浮稳定设计有重要意义。本文基于简化的TR08型磁浮列车,采用滑移网格方法,研究了明线单车运行和会车场景下作用在列车上的瞬态气动荷载特性、气动荷载振荡的来源及气动荷载作用下列车的动力学特性。结果表明:TR08型磁浮列车受到的气动荷载随速度的增大而增大,总体呈现尾车>头车>中车的规律。俯仰力矩在气动荷载中占主导地位,是影响列车安全运行最重要的因素。列车气动荷载振荡主要由下部结构引起,与上/下部结构相比,单节列车俯仰力矩的峰值出现了迟滞现象,偏航力矩则无此现象。单车以600 km/h的速度运行时,悬浮磁铁间隙波动的幅值将超过安全极限;以600 km/h的速度交会时,将发生失稳。本文的结论可为磁浮列车的稳定设计提供参考。 展开更多

关键词 磁浮列车 滑移网格法 气动荷载 动力学特性 TR08 会车

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气动荷载作用下高速铁路隧道衬砌结构的疲劳累积损伤及残余寿命计算方法 被引量：9

14

作者 杜建明 高修强 +3 位作者 房倩 麦海颖 王赶 海路 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期94-102,共9页

基于高速铁路隧道壁面气动荷载特征,考虑气动荷载之间相互作用以及列车通过隧道不同次数之间的影响,提出1种针对高速铁路隧道衬砌结构的疲劳累积损伤及残余寿命计算方法;依托京沪高铁德州—枣庄段某隧道工程,研究高速列车单次通过隧道... 基于高速铁路隧道壁面气动荷载特征,考虑气动荷载之间相互作用以及列车通过隧道不同次数之间的影响,提出1种针对高速铁路隧道衬砌结构的疲劳累积损伤及残余寿命计算方法;依托京沪高铁德州—枣庄段某隧道工程,研究高速列车单次通过隧道后气动荷载持续周期数以及列车车速对衬砌结构疲劳损伤的影响,分析列车通过隧道次数与衬砌结构疲劳累积损伤及残余寿命之间的关系,判断隧道设计年限内气动荷载长期循环作用下衬砌结构的安全性。结果表明:衬砌结构疲劳累积损伤随气动荷载持续周期数增加而增加,随车速提高先增加后减小;列车多次通过隧道后,衬砌结构疲劳累积损伤随列车通过隧道次数增加而增加,残余寿命则逐渐减小;高速列车单次通过案例隧道诱发的衬砌结构疲劳损伤为25.6×10-12,在日开行209对的相同工况下,疲劳累积损伤每天为10.7×10^(-9),每年为3.9×10^(-6),100年(隧道设计年限内)为3.9×10^(-4),气动荷载长期循环作用下,完整衬砌结构在案例隧道设计年限内不会发生损伤破坏。 展开更多

关键词 高速铁路隧道 衬砌结构 气动荷载 疲劳累积损伤 残余寿命

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列车运行致高速铁路全封闭声屏障气动荷载研究 被引量：6

15

作者 李玉学 陈玄烨 《铁道建筑》 北大核心 2023年第6期81-88,共8页

采用动态层铺法对高速列车以350 km/h通过京雄高速铁路410 m全封闭声屏障过程进行计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)数值模拟,并对单车通过、在声屏障1/4跨和1/2跨处会车三种工况下全封闭声屏障表面气动荷载进行分析。... 采用动态层铺法对高速列车以350 km/h通过京雄高速铁路410 m全封闭声屏障过程进行计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)数值模拟,并对单车通过、在声屏障1/4跨和1/2跨处会车三种工况下全封闭声屏障表面气动荷载进行分析。结果表明:三种工况下,全封闭声屏障不同断面位置风压差异较大;同一工况下,出入口处断面测点风压持续时间较短,越靠近1/2跨位置,断面测点风压持续时间越长;会车工况下,全封闭声屏障断面测点风压变化复杂,且数值较大,在1/2跨处会车工况下,断面测点出现了正、负风压最大值,分别为单车行驶工况下的1.37倍和2.23倍,是全封闭声屏障表面气动风压的最不利工况;在最不利工况下,全封闭声屏障断面测点风压呈正-负-正的变化规律,但风压数值明显不同,且列车车头经过处断面测点风压极值大于列车尾部经过处断面测点风压极值,同时在全封闭声屏障出入口处出现了较大的断面环向压差,其最大正、负断面环向压差值分别达到40.4%和29.1%。建议全封闭声屏障结构设计中用到气动风荷载时分别按照正、负风压极值与相应的断面环向压差进行组合。 展开更多

关键词 高速铁路 全封闭声屏障 数值模拟 气动荷载 分布特性

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轮轨振动与气动荷载耦合作用下轻质装配式明洞动力学特性

16

作者 付兵先 马伟斌 +1 位作者 邹文浩 赵鹏 《铁道建筑》 北大核心 2023年第11期92-96,共5页

根据铁路隧道洞口地形特征,设计了一种轻质装配式明洞,采用有限元软件建立了列车轮轨振动与气动荷载耦合模型,分析了高速列车通过时明洞结构响应情况。结果表明:随着接长明洞长度的增加,明洞应力、动变形和振动加速度均减小;在接长明洞... 根据铁路隧道洞口地形特征,设计了一种轻质装配式明洞,采用有限元软件建立了列车轮轨振动与气动荷载耦合模型,分析了高速列车通过时明洞结构响应情况。结果表明:随着接长明洞长度的增加,明洞应力、动变形和振动加速度均减小;在接长明洞长度小于50 m时明洞应力、动变形、振动加速度降速较大。随着距轨面高度的增加,明洞结构的应力和动变形增大,距轨面高度大于6.5 m后应力和动变形的增速变大。列车交会位置对明洞应力和动变形有影响,对振动加速度影响不大。在轮轨振动与气动荷载耦合作用下,明洞应力、动变形及振动加速度均较小,结构处于安全状态。 展开更多

关键词 铁路隧道 轻质装配式明洞 轮轨振动 气动荷载 列车交会 动力学

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非定常气动荷载对桥上列车行驶安全舒适性影响分析 被引量：17

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作者 韩艳 刘叶 胡朋 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期118-128,共11页

为了研究非定常气动力荷载对桥上列车行车安全性和舒适性的影响,结合有限元软件ANSYS和多体动力学软件SIMPACK,建立列车-轨道-桥梁三维多体系统模型,计算风-列车-桥梁耦合系统的动力响应;对比分析定常与非定常气动力荷载作用下桥上列车... 为了研究非定常气动力荷载对桥上列车行车安全性和舒适性的影响,结合有限元软件ANSYS和多体动力学软件SIMPACK,建立列车-轨道-桥梁三维多体系统模型,计算风-列车-桥梁耦合系统的动力响应;对比分析定常与非定常气动力荷载作用下桥上列车的行驶安全与舒适性,研究非定常气动力荷载作用下不同横向风速对列车行驶安全的影响。研究结果表明:列车行驶速度为200~300km/h,无风荷载情况下,各安全性与舒适性指标值均满足要求且均小于风荷载作用。横风作用下平均风速为20 m/s,考虑非定常气动力荷载的影响不仅会使列车行驶安全评估结果更安全,还会使列车舒适性评估结果偏于保守。平均风速不超过20 m/s,车速控制在250 km/h,桥上列车行车安全、舒适性均满足要求,且平稳性等级可达到"良好"以上。通过对不同横向风速下桥上列车行驶安全分析,给出桥上列车安全行驶的阈值,为列车的安全运营提供依据。 展开更多

关键词 车-轨道-桥系统 气动力荷载 行车舒适性 行车安全性 多体动力学

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超导电动悬浮列车明线气动特性及其对悬浮状态的影响 被引量：1

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作者 赵春发 李煜寒 +3 位作者 彭也也 杨晶 宁晓芳 冯洋 《西南交通大学学报》 北大核心 2025年第4期793-802,共10页

超导电动悬浮列车设计速度达到600 km/h,车体附近流动加剧,受到的气动荷载也急剧增加.为研究超导电动悬浮列车气动荷载作用下车辆的悬浮状态,基于有限元方法,采用SST k-ω湍流模型计算并分析某型磁浮列车明线工况下的气动特性;并基于气... 超导电动悬浮列车设计速度达到600 km/h,车体附近流动加剧,受到的气动荷载也急剧增加.为研究超导电动悬浮列车气动荷载作用下车辆的悬浮状态,基于有限元方法,采用SST k-ω湍流模型计算并分析某型磁浮列车明线工况下的气动特性;并基于气动特性提出一种分部件提取气动荷载及加载方式,可以更为真实地反映气动荷载作用下的动力学响应.磁浮列车气动特性结果表明:U型轨道较大程度限制车体附近流动,尾涡在U型轨内部需要较长距离耗散;磁浮列车悬浮架与轨道间横向间隙变化使得悬浮架底部出现负压,以600km/h速度为例,整体提取头车及中间车为升力,尾车则为下压力;分部件提取三车体均为升力,且升力幅值从大到小依次为头车、尾车、中间车,悬浮架受到下压力且一位及四位悬浮架压力幅值大于二位及三位悬浮架;2种提取方式的气动荷载合力相同,但分部件提取时,仅车体气动升力幅值达到整体提取方式的约5倍.气动荷载作用下车辆动力学结果表明:气动荷载对悬浮架位移影响较为有限,最大高度变化量不超过7mm,且不同加载方式下几乎无差异;2种加载方式对动力学影响的区别主要反映于空簧受力变化量,分部件加载方式下空簧力最大为整体加载方式空簧力的2.86倍. 展开更多

关键词 磁浮列车 计算流体力学(CFD) 气动荷载 动力学特性

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考虑双峰地形狭管风效应的高速列车气动性能研究

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作者 杨伟超 周上淇 +1 位作者 王剑 邓锷 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第7期3050-3063,共14页

当平稳来流穿过由2座相邻山体构成的双峰地形时,将出现风速加速的“狭管效应”,使下游流场表现出非定常的湍流特性,严重影响到高速列车行驶的稳定和安全。为揭示双峰地形的风场特征及其对高速列车气动行为的影响,基于改进的延迟分离涡模... 当平稳来流穿过由2座相邻山体构成的双峰地形时,将出现风速加速的“狭管效应”,使下游流场表现出非定常的湍流特性,严重影响到高速列车行驶的稳定和安全。为揭示双峰地形的风场特征及其对高速列车气动行为的影响,基于改进的延迟分离涡模拟(IDDES)与“马赛克”网格技术,建立了大气-双峰地形-车-桥-风屏障三维精细化CFD动模型,分析横风作用下相邻山体间距(0、5、10和70 m)对下游流场的风速、湍流强度和功率谱密度的影响;对比了有、无风屏障条件下高速列车的气动性能、车体表面压力及其周围流场结构的差异。研究结果表明:当山体间距为0 m时,下游流场风速加速效应最显著,瞬态风速最高可达来流风速的1.596倍,且高湍流强度区域的面积最大;设置风屏障可有效缓解加速来流对列车的冲击,列车气动荷载的波动幅值可降低64.1%~86.7%。 展开更多

关键词 双峰地形 狭管效应 高速列车 气动荷载 风屏障

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风屏障端部附近交会的背风侧列车气动效应

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作者 陶玮 娄平 孙震 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第3期954-966,共13页

横风环境下高速列车在桥上交会时,迎风侧列车的挡风效应叠加交会时产生的瞬态压力波导致背风侧列车气动荷载突变。当交会发生在风速高、风速变化大且流场紊乱的桥梁风屏障端部附近时,背风侧列车的空气动力学性能势必会进一步恶化,影响... 横风环境下高速列车在桥上交会时,迎风侧列车的挡风效应叠加交会时产生的瞬态压力波导致背风侧列车气动荷载突变。当交会发生在风速高、风速变化大且流场紊乱的桥梁风屏障端部附近时,背风侧列车的空气动力学性能势必会进一步恶化,影响其安全平稳运行。为研究横风作用下桥梁风屏障端部附近交会时背风侧列车气动效应,基于改进的延迟分离涡模拟方法,建立风屏障-高速列车-桥梁系统的CFD模型,探讨高速列车在桥梁风屏障端部附近交会时不同交会起始位置对背风侧列车交会面测点气动压力和气动荷载系数的影响规律,并分析其流场特性。在此基础上,建立车-轨-桥系统耦合动力学模型,对比研究高速列车在无风屏障桥上以及桥梁风屏障端部附近交会时背风侧列车行车安全指标的变化规律。研究结果表明:高速列车在桥梁风屏障端部附近交会时,背风侧列车头车气动性能受交会起始位置影响最为显著。与无风屏障桥上交会情形相比,当交会起始位置位于风屏障区域以外距其端部0.5L(L为列车头车长度)处时,背风侧列车测点1头波正波和全波幅值分别增大22.75%和18.31%;头车侧向力、升力和倾覆力矩系数峰值分别增大13.08%、11.39%和9.76%,相应的幅值分别增加16.16%、13.31%和25.12%。同时,风屏障端部附近交会过程中背风侧列车头车轮重减载率和脱轨系数最大值分别增加6.33%和4.14%,导致其行车安全性降低。研究结果可为进一步保障横风作用下桥上高速列车安全平稳运行提供参考。 展开更多

关键词 高速列车交会 风屏障端部 气动荷载 数值模拟 气动效应

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