风雨耦合作用对高速列车运行安全性影响
发布时间：2021-11-26 08:34
随着高速铁路的迅速发展,高速动车组列车运行速度的不断提高,列车运行安全性问题也更加突出。我国地域广阔,跨越多种气候区域,大风和降雨是各地区较为常见的气象环境,对高速列车安全运行的影响不可忽略。高速列车在风雨天气下运行时,其气动载荷受大风降雨的影响变化较大,安全性指标变差。因此,研究风雨耦合作用对高速列车运行状况的影响,以及高速列车安全运行具有重要意义。采用国产CRH3高速列车简化模型,研究其在风雨联合环境下运行时的气动特性以及运行安全性问题。首先建立三辆编组的动车组列车简化模型,在FLUENT软件中对高速列车运行状况进行仿真模拟,分析列车表面压力以及周围流场变化情况。针对不同降雨类型分别采用均匀雨相模型、M-P雨滴谱模型和Gamma雨滴谱模型,进行雨滴谱模型的UDF程序编写,模拟降雨环境。并将三种降雨模型进行对比,分析高速列车运行时气动特性随降雨强度变化的不同之处,以及不同横风速度、不同车速下列车的气动载荷变化情况。随后运用SIMPACK软件建立列车的多体动力学模型,将列车在Gamma雨滴谱降雨下运行时受到的气动力和力矩作为激励,对列车多体动力学模型进行载荷的施加,根据列车多体动力学安...
【文章来源】：大连交通大学辽宁省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１动车组简化模型??Ｆｉｇ．２．１?Ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ?ｔｒａｉｎ??
而中间部分的车辆运行环境相似，流场变化比较平缓［３８］。本文对列车编组形式??进行适当的简化，选取头车、尾车和中间车三辆编组的形式，建立列车整车几何模型。??其中头车和尾车外形相同，其简化模型如图２．１所示：??尖车?中问－午．?１午??图２．１动车组简化模型??Ｆｉｇ．２．１?Ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ?ｔｒａｉｎ??高速动车组模型中，头车和尾车长度为２５．８６ｍ，中间车长度为２４．８３ｍ；动车组整??车长度为７６．５５ｍ、宽为３．３ｍ、高为３．８９ｍ。其尺寸分布如图２．２所示：??＾｜?｜?３＾８９??ｍ?２５．８６?ｒ?＾?２４．８３?＿?＿?２５．?８６?＿?ｆ??图２．２动车组列车二维尺寸图（单位：ｍ）??Ｆｉｇ．２．２?Ｓｉｚｅ?ｏｆ?ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ?ｔｒａｉｎ??动车组列车真实的外形结构中，车身表面及各种设备非常复杂。车顶分布有受电弓、??空调等设备，车厢连接处布置有风挡，车下设备更为繁杂包括转向架、制动装置、变压??器等电气装置。如果对这些部件全部进行建模，不仅耗费大量资源，而且本文主要研究??高速动车组在风雨条件下运行的气动特性，其仿真结果对列车气动特性影响有限。文中??对动车组列车几何模型进行了简化，省略一些细小部件，车头及车尾建立流线型头型，??车身光滑处理。此外，高速动车组运行中还会受到轨道的影响，而这些外部条件相对于??风雨条件对列车整车的作用非常小
流场应具有一定的高度。参考国内外相关研究，本文在模拟计算中采用长方体的计算流??域，其中长度为４００ｍ、宽为１００ｍ、高为５０ｍ。列车靠近速度进口侧，底部到地面距离??为０．３７６ｍ，并对边界类型进行设定，计算流域尺寸分布如图２．３所示。??ｔｏｐ??速?ｆｔ??ｓ?？??Ｓ?口进?Ｊ??＿?□??］〇〇?ｐ？?３７６????？，?丨?、?ｇｒｏｕｎｄ??ａ）
【参考文献】：
期刊论文
[1]风雨联合作用下高速列车受力数值模拟[J]. 敬俊娥,高广军. 铁道科学与工程学报. 2013(03)
[2]暴风雪条件下列车气动特性及倾覆稳定性分析[J]. 崔阳阳,熊红兵,陈大伟,邵雪明,万军. 机电工程. 2012(08)
[3]Aerodynamic modeling and stability analysis of a high-speed train under strong rain and crosswind conditions[J]. Xue-ming SHAO 1,Jun WAN 1,Da-wei CHEN 2,Hong-bing XIONG 1 (1 Department of Mechanics,Zhejiang University,Hangzhou 310027,China) (2 National Engineering Laboratory for System Integration of High-Speed Train (South),CSR Qingdao Sifang Co.,Ltd.,Qingdao 266111,China). Journal of Zhejiang University-Science A（Applied Physics & Engineering）. 2011(12)
[4]风驱雨CFD模拟及平均雨荷载计算方法研究[J]. 杨俊涛,楼文娟. 空气动力学学报. 2011(05)
[5]中国高铁发展分析[J]. 李秀明,杜赟睿. 科技致富向导. 2010(14)
[6]风雨对飞机飞行安全性的影响[J]. 黄成涛,王立新. 航空学报. 2010(04)
[7]通过气候风洞试验可提高车辆能效[J]. Gabriel Haller,毛红梅. 国外铁道车辆. 2009(06)
[8]输电塔线体系的风(雨)致振动响应与稳定性研究[J]. 李宏男,白海峰. 土木工程学报. 2008(11)
[9]路堤上运行的高速列车在侧风下的流场结构及气动性能[J]. 谭深根,李雪冰,张继业,张卫华. 铁道车辆. 2008(08)
[10]输电塔体系风雨激励的动力分析模型[J]. 李宏男,任月明,白海峰. 中国电机工程学报. 2007(30)
博士论文
[1]横风作用下的高速列车气动特性及运行安全性研究[D]. 郗艳红.北京交通大学 2012
[2]高速列车流固耦合计算方法及动力学性能研究[D]. 李田.西南交通大学 2012
硕士论文
[1]风向变化对建筑（群）迎风面风驱雨分布特性影响的数值研究[D]. 潘竹.合肥工业大学 2014
[2]低矮建筑风雨作用效应的数值与实测研究[D]. 于淼.浙江大学 2013
[3]风雨联合对高速运动客车动力作用数值模拟[D]. 李军产.中南大学 2012
[4]基于OpenFOAM的高速列车多相流计算模型的开发和应用[D]. 崔阳阳.浙江大学 2012
[5]高速列车在强侧风及强降雨天气下的气动特性和行车安全[D]. 万军.浙江大学 2012
[6]基于颗粒轨道模型的高速列车多相流数值模拟和分析[D]. 张淼.浙江大学 2011
[7]动车组空气动力学数值模拟及降阻研究[D]. 何正凯.大连交通大学 2010
[8]低矮房屋表面风雨压力CFD数值模拟[D]. 陈博文.哈尔滨工业大学 2009
本文编号：3519777
【文章来源】：大连交通大学辽宁省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１动车组简化模型??Ｆｉｇ．２．１?Ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ?ｔｒａｉｎ??
而中间部分的车辆运行环境相似，流场变化比较平缓［３８］。本文对列车编组形式??进行适当的简化，选取头车、尾车和中间车三辆编组的形式，建立列车整车几何模型。??其中头车和尾车外形相同，其简化模型如图２．１所示：??尖车?中问－午．?１午??图２．１动车组简化模型??Ｆｉｇ．２．１?Ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ?ｔｒａｉｎ??高速动车组模型中，头车和尾车长度为２５．８６ｍ，中间车长度为２４．８３ｍ；动车组整??车长度为７６．５５ｍ、宽为３．３ｍ、高为３．８９ｍ。其尺寸分布如图２．２所示：??＾｜?｜?３＾８９??ｍ?２５．８６?ｒ?＾?２４．８３?＿?＿?２５．?８６?＿?ｆ??图２．２动车组列车二维尺寸图（单位：ｍ）??Ｆｉｇ．２．２?Ｓｉｚｅ?ｏｆ?ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ?ｔｒａｉｎ??动车组列车真实的外形结构中，车身表面及各种设备非常复杂。车顶分布有受电弓、??空调等设备，车厢连接处布置有风挡，车下设备更为繁杂包括转向架、制动装置、变压??器等电气装置。如果对这些部件全部进行建模，不仅耗费大量资源，而且本文主要研究??高速动车组在风雨条件下运行的气动特性，其仿真结果对列车气动特性影响有限。文中??对动车组列车几何模型进行了简化，省略一些细小部件，车头及车尾建立流线型头型，??车身光滑处理。此外，高速动车组运行中还会受到轨道的影响，而这些外部条件相对于??风雨条件对列车整车的作用非常小
流场应具有一定的高度。参考国内外相关研究，本文在模拟计算中采用长方体的计算流??域，其中长度为４００ｍ、宽为１００ｍ、高为５０ｍ。列车靠近速度进口侧，底部到地面距离??为０．３７６ｍ，并对边界类型进行设定，计算流域尺寸分布如图２．３所示。??ｔｏｐ??速?ｆｔ??ｓ?？??Ｓ?口进?Ｊ??＿?□??］〇〇?ｐ？?３７６????？，?丨?、?ｇｒｏｕｎｄ??ａ）
【参考文献】：
期刊论文
[1]风雨联合作用下高速列车受力数值模拟[J]. 敬俊娥,高广军. 铁道科学与工程学报. 2013(03)
[2]暴风雪条件下列车气动特性及倾覆稳定性分析[J]. 崔阳阳,熊红兵,陈大伟,邵雪明,万军. 机电工程. 2012(08)
[3]Aerodynamic modeling and stability analysis of a high-speed train under strong rain and crosswind conditions[J]. Xue-ming SHAO 1,Jun WAN 1,Da-wei CHEN 2,Hong-bing XIONG 1 (1 Department of Mechanics,Zhejiang University,Hangzhou 310027,China) (2 National Engineering Laboratory for System Integration of High-Speed Train (South),CSR Qingdao Sifang Co.,Ltd.,Qingdao 266111,China). Journal of Zhejiang University-Science A（Applied Physics & Engineering）. 2011(12)
[4]风驱雨CFD模拟及平均雨荷载计算方法研究[J]. 杨俊涛,楼文娟. 空气动力学学报. 2011(05)
[5]中国高铁发展分析[J]. 李秀明,杜赟睿. 科技致富向导. 2010(14)
[6]风雨对飞机飞行安全性的影响[J]. 黄成涛,王立新. 航空学报. 2010(04)
[7]通过气候风洞试验可提高车辆能效[J]. Gabriel Haller,毛红梅. 国外铁道车辆. 2009(06)
[8]输电塔线体系的风(雨)致振动响应与稳定性研究[J]. 李宏男,白海峰. 土木工程学报. 2008(11)
[9]路堤上运行的高速列车在侧风下的流场结构及气动性能[J]. 谭深根,李雪冰,张继业,张卫华. 铁道车辆. 2008(08)
[10]输电塔体系风雨激励的动力分析模型[J]. 李宏男,任月明,白海峰. 中国电机工程学报. 2007(30)
博士论文
[1]横风作用下的高速列车气动特性及运行安全性研究[D]. 郗艳红.北京交通大学 2012
[2]高速列车流固耦合计算方法及动力学性能研究[D]. 李田.西南交通大学 2012
硕士论文
[1]风向变化对建筑（群）迎风面风驱雨分布特性影响的数值研究[D]. 潘竹.合肥工业大学 2014
[2]低矮建筑风雨作用效应的数值与实测研究[D]. 于淼.浙江大学 2013
[3]风雨联合对高速运动客车动力作用数值模拟[D]. 李军产.中南大学 2012
[4]基于OpenFOAM的高速列车多相流计算模型的开发和应用[D]. 崔阳阳.浙江大学 2012
[5]高速列车在强侧风及强降雨天气下的气动特性和行车安全[D]. 万军.浙江大学 2012
[6]基于颗粒轨道模型的高速列车多相流数值模拟和分析[D]. 张淼.浙江大学 2011
[7]动车组空气动力学数值模拟及降阻研究[D]. 何正凯.大连交通大学 2010
[8]低矮房屋表面风雨压力CFD数值模拟[D]. 陈博文.哈尔滨工业大学 2009
本文编号：3519777
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