双线高速铁路桥最优风障高度及作用机理的数值研究
本文关键词: 铁路桥梁 高速列车 风障 气动力 最优高度 出处:《中南大学学报(自然科学版)》2014年08期 论文类型:期刊论文
【摘要】:基于计算流体动力学理论,采用数值模拟的方法计算设置有不同高度风障的双线简支箱梁桥上高速列车的气动力,分析绕列车几何中心、迎风侧轮轨接触轴线和背风侧轮轨接触轴线的侧倾力矩,提出控制侧倾力矩和累计控制侧倾力矩的概念,并以此为依据通过不断逼近的方法得到最优的风障高度,最后对风障改善列车气动性能的机理进行研究。研究结果表明:风障的高度对列车的气动力影响较大,但根据各分力得出的最优风障高度不一致;侧倾力矩对轮轨接触轴线比几何中心大,且对风障高度也更加敏感;控制侧倾力矩当风障高度较小时为对背风侧轮轨接触轴线之矩,当风障增加到一定高度后,将转移到迎风侧轮轨接触轴线,从而对于双线桥最优风障高度并不是对背风侧或迎风侧轮轨接触轴线侧倾力矩为0 N·m的风障高度;综合考虑列车位于两线路上的气动作用,根据累计控制侧倾力矩得出气动缩尺模型的最优风障高度为95 mm,从而可知双线高速铁路简支箱梁桥上1.9 m风障效果最好。
[Abstract]:Based on the theory of computational fluid dynamics (CFD), the aerodynamic forces of high-speed trains on double-line simply supported box girder bridges with different height wind barriers are calculated by numerical simulation, and the geometric center of the winding train is analyzed. The concepts of the roll moment of the windward wheel-rail contact axis and the leeward wheel-rail contact axis are put forward, and the concepts of the control roll moment and the accumulative control roll moment are put forward. Finally, the mechanism of improving the aerodynamic performance of train by wind barrier is studied. The results show that the height of wind barrier has a great influence on the aerodynamic force of train. However, the optimal height of wind barrier is not consistent according to each component force. The roll moment is larger to the wheel / rail contact axis than the geometric center and is more sensitive to the height of wind barrier. Control roll moment when the height of wind barrier is small, it is the moment of the wheel / rail contact axis of the opposite leeward side, and when the wind barrier increases to a certain height, it will be transferred to the windward wheel / rail contact axis. Therefore, the optimal height of wind barrier is not the height of wind barrier of the wheel / rail contact axis of the leeward side or upwind side, whose roll moment is 0 N 路m. Considering the aerodynamic action of the train on two lines, the optimal height of wind barrier is 95 mm according to the accumulated control roll moment. Therefore, the wind barrier effect of 1.9 m on the simple supported box girder bridge of double track high speed railway is the best.
【作者单位】: 中南大学土木工程学院;中南大学高速铁路建造技术国家工程实验室;
【基金】:国家自然科学基金资助项目(51078356) 铁道部科技研究开发计划重大项目(2008G031-Q)
【分类号】:U448.13;U216.413
【正文快照】: 为满足安全、高效、可靠的交通运输体系的需要,我国高速铁路建设得到了飞速发展。随着桥梁技术的发展和高速铁路对沉降的严格控制,铁路桥梁在全部线路中所占比例越来越大。京沪高速铁路中桥梁长度占线路总长的80.7%,全线简支梁桥总长度为956 km,占桥梁总长的90%,最常用的跨度3
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