强风下车—桥系统气动特性及挡风墙的影响风洞试验研究

摘要

运行于桥梁上的高速列车改变了车桥断面的气动绕流，使车-桥系统处于更为不利的风环境之中，车-桥系统气动特性及挡风墙影响的研究对保障列车安全运行及桥梁可靠服役具有十分重要的意义。在国家自然科学基金项目(51178471、51322808)的资助下，本文以缩尺比为1∶25的CRH2型高速列车、京沪高铁32m简支梁桥及双侧透风式挡风墙为试验模型，依托中南大学风洞试验系统，对车-桥系统间气动特性的相互干扰及挡风墙的影响进行了风洞测压试验研究。全文内容概括如下:
　　(1)对风洞试验的基本原理进行阐述，给出本文试验列车、简支梁、挡风墙的尺寸参数及车、桥测点布置，对本文试验方法和数据处理原理进行论述。
　　(2)对列车进行了风洞测压、测力两种试验方法所得结果的对比，验证了测压方法的准确性及精度，证明了用风洞测压方法研究车、桥气动特性具有可行性。研究了两车、三车试验模型对测试结果的影响，结果表明两种模型组合均能满足试验要求。在横向来流作用下，对桥梁纵、横向不同位置的列车进行了测压试验，研究单车、双车与桥梁组合状态下桥梁位置及挡风墙高度、透风率等对列车气动特性的影响，并选择了合理的挡风墙高度。
　　(3)对侧向来流作用下的车-桥系统进行了测压试验，研究列车气动特性的雷诺数效应、车-桥系统气动特性的相互干扰及挡风墙对车-桥系统气动特性的影响。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 研究方法

1．2．1 理论分析

1．2．2 试验研究

1．2．3 数值模拟

1．3 研究现状

1．3．1 国外研究现状

1．3．2 国内研究现状

1．4 本文研究方法及内容

2 风洞试验基本原理及概述

2．1 风洞简介

2．1．1 风洞及其基本类型

2．1．2 低速风洞主要部件及功能

2．1．3 中南大学风洞试验室

2．2 风洞试验原理

2．2．1 运动的相对性原理

2．2．2 运动的相似性原理

2．3 测量系统

2．4 试验模型及测点布置

2．4．1 试验模型

2．4．2 测点布置

2．5 风压系数

2．6 三分力系数

2．7 本章小结

3 横风作用下列车气动特性

3．1 试验方法验证

3．1．1 风压系数

3．1．2 三分力系数

3．2 两车三车模型对比

3．3 雷诺数效应

3．3．1 雷诺数

3．3．2 雷诺数效应

3．3．3 试验结果

3．4 桥梁对列车气动特性的影响

3．5 列车交会对气动特性的影响

3．5．1 双列车对称布置

3．5．2 双列非对称布置

3．6 无挡风墙时列车三分力系数结果

3．7 挡风墙对列车气动特性的影响

3．7．1 高度

3．7．2 透风率

3．7．3 合理高度的选择

3．8 本章小结

4 侧风下车-桥系统气动特性

4．1 列车雷诺数效应

4．1．1 风向角对列车气动特性的影响

4．1．2 雷诺数效应

4．2 桥梁试验

4．2．1 风压系数

4．2．2 三分力系数

4．3 车-桥系统气动特性相互干扰

4．3．1 试验数据与相关文献的对比

4．3．2 车-桥系统气动特性相互干扰

4．4 挡风墙对车-桥系统气动特性的影响

4．4．1 挡风墙对列车气动特性的影响

4．4．2 挡风墙对桥梁气动特性的影响

4．5 本章小结

5 结论与展望

5．1 本文主要工作及结论

5．2 研究展望

参考文献

攻读学位期间主要的研究成果

致谢