高速列车通过隧道口声屏障气动性能及动力特性分析

发布时间：2017-09-26 04:05

  本文关键词：高速列车通过隧道口声屏障气动性能及动力特性分析

  更多相关文章： 隧道口 声屏障 气动性能 流固耦合 立柱强度 疲劳

【摘要】：随着列车运行速度的提高,隧道噪声问题也越来越突出,在隧道口设置声屏障是解决隧道噪声对周围居民造成影响的有效方式之一。目前对声屏障的研究大多停留在普通路基和桥梁段声屏障上,对隧道口声屏障研究的公开资料较少。当列车进出隧道时,列车周围的空气处在复杂的三维紊流流动中,隧道口声屏障会受到这种三维紊流的影响,使声屏障上的受到的气动荷载发生复杂的变化。因此,对隧道口声屏障进行研究是很有必要的。本文建立了高速列车单车驶过设置在隧道口的直立型插板式声屏障的计算模型,对高速列车单车驶过声屏障时的气动性能进行了计算分析,并利用流固耦合方法,对声屏障H型钢立柱进行了强度计算分析,最后应用疲劳相关理论对声屏障H型钢立柱进行了疲劳寿命的预测和疲劳分析。本文主要结论如下：1、隧道口声屏障竖向高度上的列车风荷载分布表现为：列车风荷载幅值从声屏障顶部到底部呈增大状态,在顶部区域变化率较大,底部区域变化率较小。隧道口声屏障上受到的列车风荷载幅值与其距线路中心线距离、列车速度之间都成二次函数关系。2、隧道口直立型插板式声屏障结构的固有频率远远大于列车单车通过时产生的列车脉动风的频率,列车单车通过时,声屏障不会发生共振。隧道口声屏障的最大位移和最大等效应力均发生在隧道出口Om处声屏障上。声屏障的最大位移和H型钢受到的最大等效应力均与列车运行速度成二次函数关系,与其距线路中心线的距离基本成线性关系。H型钢立柱的最大等效应力与列车运行速度和声屏障距线路中心距离之间成二元二次函数关系。3、隧道口声屏障H型钢立柱在计算工况下不会发生疲劳破坏。
【关键词】：隧道口 声屏障 气动性能 流固耦合 立柱强度 疲劳
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U451.3
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 研究背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-15
• 1.2.1 国外铁路声屏障研究现状12-14
• 1.2.2 国内铁路声屏障研究现状14-15
• 1.3 本文的研究目标、研究内容和研究方法15-17
• 1.3.1 研究目标与研究内容15
• 1.3.2 研究方法15-17
• 第2章 基本理论17-26
• 2.1 计算流体力学17-20
• 2.1.1 可压缩黏性流体的基本控制方程17-18
• 2.1.2 紊流模拟18-19
• 2.1.3 数值计算方法19-20
• 2.2 流固耦合计算方法20-21
• 2.3 金属疲劳理论21-25
• 2.3.1 S-N曲线21-22
• 2.3.2 平均应力的影响22-24
• 2.3.3 疲劳累积损伤理论24-25
• 2.4 雨流计数法25-26
• 第3章 高速列车通过隧道口声屏障的气动性能26-45
• 3.1 流场数值计算模型26-29
• 3.1.1 几何模型26-27
• 3.1.2 计算区域27-28
• 3.1.3 网格划分及边界条件28-29
• 3.2 声屏障上受到列车脉动风压的变化规律29-44
• 3.2.1 声屏障上压力时程曲线29-37
• 3.2.2 隧道长度对声屏障上脉动风压的影响37
• 3.2.3 声屏障竖向高度上的列车脉动风压的分布37-39
• 3.2.4 声屏障上的压力幅值沿着其纵向方向上的变化39-42
• 3.2.5 声屏障上受列车风压幅值与列车运行速度的关系42-43
• 3.2.6 声屏障上受列车风压幅值与其距线路中心距之间的关系43-44
• 3.3 本章小结44-45
• 第4章 声屏障结构的强度分析45-61
• 4.1 流固耦合的实现45
• 4.2 声屏障结构计算模型45-48
• 4.2.1 几何模型45-46
• 4.2.2 基本假设和模型简化46-48
• 4.3 声屏障结构模态分析48-50
• 4.4 声屏障结构的瞬态动力学分析50-59
• 4.4.1 H型钢立柱的变形规律52-56
• 4.4.2 等效应力随车速变化56-59
• 4.5 本章小结59-61
• 第5章 声屏障疲劳性能分析61-66
• 5.1 循环应力谱61-64
• 5.3 H型钢立柱的疲劳性能分析64-65
• 5.4 本章小结65-66
• 结论与展望66-68
• 致谢68-69
• 参考文献69-74
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果74

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1 严斌;成都用建筑垃圾造出声屏障[N];中国改革报;2009年

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本文编号：921345