强横风环境下高速铁路风速测点合理位置研究

摘要

高速铁路沿线地形复杂多样，列车在沿线的行驶环境状况多变。尤其在一些特殊的风环境情况下，列车的行车安全性受到巨大威胁。为保障列车在风区的行车安全，十分有必要在线路附近设立测风点，以监测风速变化情况，并能够通过测点的风速来反应远方来流风速的大小。
　　本文基于计算流体动力学(CFD)方法，对高速铁路不同线路类型进行了数值模拟，研究了高铁沿线不同路况在有、无防风设施条件下附近的流场分布情况，得到了不同路堤坡度、路堑深度、挡风墙（风屏障）高度以及风屏障透风率条件下的风速分布规律，最后确定的各路况风速测点合理位置如下:
　　(1)平地路基无挡风墙时，将测风点布置在距离迎风侧50m以外合适位置即可;挡风墙高度在5m以内时，测风点布置在接触网立柱上距轨面8m高度位置较为合适，该处测点的风速等于远场来流风速。
　　(2)6m高路堤在无挡风墙情况下，可以选择在离迎风侧90m处轨道中心上方4m高度位置布置测风点;挡风墙高度不超过4.5m时，宜将测点布置在接触网立柱上距轨面8m高度位置。
　　(3)路堑深度对沿线附近前后的风速分布几乎没有影响，因此将测风点布置在距离地面4m高度处路堑上边缘前合适的位置即可。
　　(4)对于桥梁路段，测风点宜布置在接触网立柱上距桥面上方7.5m高度位置，并且测点风速和远场来流风速呈线性关系。
　　本研究的结果可为我国高速铁路大风预警系统风速测点的布置提供参考。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 研究目的、方法及内容

1．3．1 研究目的

1．3．2 研究方法

1．3．3 研究内容

1．4 本章小结

第2章 计算流体动力学基础及计算模型

2．1 计算流体动力学定义

2．2 基本控制方程

2．2．1 连续性方程

2．2．2 动量守恒方程

2．2．3 能量守恒方程

2．3 数值计算模型

2．3．1 几何模型

2．3．2 计算区域及边界条件

2．3．3 网格划分

2．3．4 求解参数设置

2．4 本章小结

第3章 平地及堤堑路况下高速铁路风速测点布置

3．1 平地路基风速测点合理位置研究

3．1．1 无防风措施下平地路基测点布置

3．1．2 挡风墙高度对测点布置的影响

3．2 高路堤风速测点合理位置研究

3．2．1 路堤坡度对测点的影响

3．2．2 挡风墙高度对测点的影响

3．3 路堑风速测点合理位置研究

3．3．1 路堑深度对测点的影响

3．3．2 挡沙墙对路堑风环境的影响

3．4 本章小结

第4章 高速铁路桥梁风速测点布置

4．1 强横风环境下桥面上方风环境概况

4．2 风屏障对时速250km／h桥梁测点布置的影响

4．2．1 风屏障高度对测点布置的影响

4．2．2 不同透风率对测点布置的影响

4．3 风屏障对时速350km／h桥梁测点布置的影响

4．3．1 风屏障高度对测点布置的影晌

4．3．2 不同透风率对测点布置的影响

4．4 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间参与的项目及发表的论文