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横风下流线箱型桥-轨道交通车辆气动干扰风洞实验研究

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振动与冲击 2017年第5期36卷 95-101页

作者：邹云峰何旭辉郭向荣何玮贺俊中南大学土木工程学院长沙410075 高速铁路建造技术国家工程实验室长沙410075 中国建筑第五工程局有限公司长沙410004

轨道交通车辆与桥梁间存在显著的气动干扰,但现有研究大多以流线型高铁车辆和钝体外形的简支梁桥为研究对象,且往往重点关注桥梁对车辆气动力大小的影响。以某流线箱型轨道专用桥和钝体外形的轨道交通车辆为背景,首先通过刚性节段模型... 详细信息

轨道交通车辆与桥梁间存在显著的气动干扰,但现有研究大多以流线型高铁车辆和钝体外形的简支梁桥为研究对象,且往往重点关注桥梁对车辆气动力大小的影响。以某流线箱型轨道专用桥和钝体外形的轨道交通车辆为背景,首先通过刚性节段模型测力试验,利用开发的车-桥系统气动力同步分离装置对不同风攻角、车桥组合方式下车辆和桥梁各自的气动力进行测试,分析横风下车桥间气动干扰对车辆、主梁和车桥系统所受总体气动力的影响规律;然后结合烟线法获得的车桥系统绕流场显示结果,揭示车桥间气动干扰机理。研究成果可为以后典型车桥组合工况下车、桥气动力经验公式的提出奠定基础,以及深入认识车桥间气动干扰机理提供参考。

关键词：横风流线箱型桥轨道交通车辆气动干扰车-桥系统风洞实验

横风作用下钢桁梁桥上列车气动导纳的风洞试验研究

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振动与冲击 2018年第2期37卷 150-155页

作者：马存明段青松廖海黎西南交通大学桥梁工程系成都610031 西南交通大学风工程试验研究中心成都610031

大跨度钢桁梁悬索桥对风作用敏感,桥上列车周围的流场也会受到较大影响,横风作用下考虑钢桁梁影响的列车气动力的研究十分必要。以某大跨度钢桁梁悬索桥为例,在风洞试验室建立两种大气紊流场,基于测压法分析静止于钢桁梁上列车气动力,... 详细信息

大跨度钢桁梁悬索桥对风作用敏感,桥上列车周围的流场也会受到较大影响,横风作用下考虑钢桁梁影响的列车气动力的研究十分必要。以某大跨度钢桁梁悬索桥为例,在风洞试验室建立两种大气紊流场,基于测压法分析静止于钢桁梁上列车气动力,得到频域内列车的等效气动导纳以及抖振力的跨向相关性,且考虑了攻角、紊流场、列车位置等影响因素,也指出了进一步的研究方向,为类似桥梁上列车运行的舒适性研究提供了一定的指导。

关键词： n钢桁桥列车气动导纳横风风洞试验

横风作用下高速列车转向架非定常空气动力特性

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中南大学学报（自然科学版） 2014年第5期45卷 1705-1714页

作者：郗艳红毛军高亮杨国伟北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 中国科学院力学研究所北京100190

针对CRH型动车组的真实外形,采用分离涡数值计算方法,对横风中高速列车转向架的非定常空气动力特性进行研究。得到各个转向架气动荷载的时域特性、频域特性以及转向架周围非定常流动结构。研究结果表明,横风中高速列车转向架处流场非常... 详细信息

针对CRH型动车组的真实外形,采用分离涡数值计算方法,对横风中高速列车转向架的非定常空气动力特性进行研究。得到各个转向架气动荷载的时域特性、频域特性以及转向架周围非定常流动结构。研究结果表明,横风中高速列车转向架处流场非常紊乱,伴生出许多分离涡;转向架所受的空气动力存在非常明显的非定常性;各个转向架空气动力的功率谱密度存在明显峰值,若转向架或转向架中某些弹性体的固有频率与它们耦合,则易出现共振进而失稳的情况。本研究可以为高速列车局部减阻优化设计和提高高速列车自身的抗风性能设计提供参考。

关键词：转向架横风功率谱密度非定常空气动力高速列车

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横风作用下货车篷布结构强度计算

中南大学学报（自然科学版） 2012年第8期43卷 3280-3286页

作者：熊小慧梁习锋中南大学轨道交通安全教育部重点实验室湖南长沙410075 中南大学交通运输工程学院湖南长沙410075

采用基于CFD和CSD的准静态耦合方法对横风作用下货车篷布结构强度进行分析。首先建立横风作用下货车篷布数值模拟计算模型,得到不同运行工况下货车篷布表面压力分布;随后建立篷布索膜结构强度计算模型,以篷布表面压力分布为加载载荷,运... 详细信息

采用基于CFD和CSD的准静态耦合方法对横风作用下货车篷布结构强度进行分析。首先建立横风作用下货车篷布数值模拟计算模型,得到不同运行工况下货车篷布表面压力分布;随后建立篷布索膜结构强度计算模型,以篷布表面压力分布为加载载荷,运用非线性有限元分析方法对不同运行工况下的篷布强度进行数值模拟计算。研究结果表明:货车以速度120 km/h在大风地区运行,当横风风速小于41.4 m/s时,采用双层焊接结构的无网篷布所受最大主应力小于篷布许用应力;当横风风速小于54 m/s时,采用双层焊接结构的有防风网篷布所受最大主应力小于篷布许用应力,满足篷布安全运行要求;篷布顶面和篷布网眼位置的最大位移和最大主应力随着货车运行速度和横风风速的增加而增大,横风风速对篷布最大位移和最大主应力的影响大于货车速度对其的影响。

关键词：货车篷布横风气动力结构强度

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横风作用下敞车的气动性能研究

中国铁道科学 2006年第3期27卷 73-78页

作者：何华田红旗熊小慧梁习锋中南大学轨道交通安全实验室湖南长沙410075

以C64型敞车为原型车，利用二维定常不可压缩Navier-Stokes方程和两方程紊流模型，采用有限体积法，对横风作用下静止的无导流板满载敞车、无导流板空敞车、有导流板空敞车的气动力进行数值模拟计算。计算结果表明：当横风速度在20．7... 详细信息

以C64型敞车为原型车，利用二维定常不可压缩Navier-Stokes方程和两方程紊流模型，采用有限体积法，对横风作用下静止的无导流板满载敞车、无导流板空敞车、有导流板空敞车的气动力进行数值模拟计算。计算结果表明：当横风速度在20．7～46．1m·s^-1时，气动力系数的变化幅度不大，可近似作为常数来对待。在20．7m·s^-1的横风速度下，满载敞车所受侧向力小于空敞车，而升力和倾覆力矩则有所增加，因此敞车装载情况对横风作用下敞车受到的气动力有比较大的影响。敞车侧墙加装导流板后，所受到的气动力没有明显变化。

关键词：敞车气动力导流板横风

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横风作用下移动点湍流脉动特性风洞试验研究

振动与冲击 2022年第16期41卷 58-64,99页

作者：李志国张天翼苏益王沛源李明水西南交通大学风工程试验研究中心成都610031 西南交通大学风工程四川省重点实验室成都610031 重庆大学山地城镇建设与新技术教育部重点实验室重庆400450 重庆大学土木工程学院重庆400450

为了研究移动点历经的湍流脉动风特性,设计了一套能够实现测量探针以均匀速度在流场中移动的试验系统,测量了不同风速-车速比(风速与移动点速度的比值)下的湍流脉动特性,提出了半椭圆湍流积分尺度模型,分析了与静止点观测结果相比的湍... 详细信息

为了研究移动点历经的湍流脉动风特性,设计了一套能够实现测量探针以均匀速度在流场中移动的试验系统,测量了不同风速-车速比(风速与移动点速度的比值)下的湍流脉动特性,提出了半椭圆湍流积分尺度模型,分析了与静止点观测结果相比的湍流脉动风速谱及能谱的变化。研究结果表明,移动点测得的湍流脉动特性与静止点测量结果存在明显的不同。对于某一固定来流风速,随着移动点速度的增加,纵向湍流积分尺度减小,相比Balzer及Cooper积分尺度模型,半椭圆模型的描述更加准确。基于半椭圆模型的脉动速度谱具有较高的精度,移动点历经的湍流谱能量因运动而重新分布,并表现出明显的Doppler效应。随着观测点移动速度的增加,脉动速度谱整体向更高的频率偏移,高频区域中的谱值增大,低频区域中的谱值减小,且能量向更高的波数区传递。

关键词：脉动风特性湍流谱湍流积分尺度移动车辆横风风洞试验

横风作用下载重汽车在复杂路段运行的安全模型

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长安大学学报（自然科学版） 2015年第3期35卷 21-26页

作者：田林许金良张莹长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室陕西西安710064

为提高横风作用下载重汽车在复杂路段运行的安全性,通过风攻角0°和90°这2种不同工况下的风洞试验模拟强风作用对载重汽车运行安全的影响,建立了载重汽车气动力六分力坐标系,获得了作用于载重汽车的风作用六分力系数,利用空气动力学公... 详细信息

为提高横风作用下载重汽车在复杂路段运行的安全性,通过风攻角0°和90°这2种不同工况下的风洞试验模拟强风作用对载重汽车运行安全的影响,建立了载重汽车气动力六分力坐标系,获得了作用于载重汽车的风作用六分力系数,利用空气动力学公式对作用于载重汽车的六分力进行了量化,对影响横风作用下复杂路段载重汽车运行安全的风险因素进行研究;在此基础上,对在横风作用下运行在弯道路段的载重汽车进行受力分析,利用Matlab仿真软件建立了载重汽车在弯道路段侧翻和侧滑的安全运行速度模型,提出了横风作用下复杂路段载重汽车的限速标准,并将限速标准应用于横风作用影响较大的弯道路段。研究结果表明:提出的限速标准减少了强横风弯道路段载重汽车交通事故的发生,为强横风地区复杂路段的限速方案提供了参考,对强风地区复杂路段载重汽车的运行安全起到了一定的保障作用。

关键词：道路工程载重汽车横风复杂路段安全风洞试验

横风下高速列车流线型头型多目标气动优化设计

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机械工程学报 2014年第24期50卷 122-129页

作者：于梦阁张继业张卫华青岛大学机电工程学院青岛266071 西南交通大学牵引动力国家重点实验室成都610031

为改善高速列车的横风气动性能,建立高速列车流线型头型的多目标优化设计方法,以横风下高速列车的侧力和升力为优化目标,对高速列车流线型头型进行多目标自动优化设计。建立高速列车流线型头型的参数化模型,提取出5个优化设计变量,利用... 详细信息

为改善高速列车的横风气动性能,建立高速列车流线型头型的多目标优化设计方法,以横风下高速列车的侧力和升力为优化目标,对高速列车流线型头型进行多目标自动优化设计。建立高速列车流线型头型的参数化模型,提取出5个优化设计变量,利用计算流体动力学方法进行高速列车流场计算,并结合多目标遗传算法,实现横风下高速列车流线型头型的自动寻优设计。通过相关性分析,得到影响侧力和升力的关键优化设计变量,并进一步研究关键优化设计变量和优化目标之间的非线性关系。经过多目标优化设计,获得一系列的Pareto最优头型,这些头型的横风气动性能均得到明显改善。同时为保证无风环境下高速列车的基本气动性能不发生恶化,最终筛选出8个Pareto最优头型。对于这8个Pareto最优头型,相对于原始头型来说,横风下的侧力最多可降低3.06%,横风下的升力最多可降低19.60%,无风时的气动阻力最多可降低4.51%,无风时的气动升力最多可降低9.68%。

关键词：多目标优化高速列车遗传算法参数化模型横风

横风作用下高速列车-桥梁系统气动特性风洞试验

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交通运输工程学报 2020年第1期20卷 132-139页

作者：邹思敏何旭辉王汉封唐林波彭天微中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中南大学高速铁路建造技术国家工程实验室湖南长沙410075

为研究高速列车在运营过程中的气动特性,分析其气动特性变化机理,设计了2种高速列车-桥梁系统的气动特性风洞试验方案;开发并建立了适用于在风洞中的高速列车-桥梁系统试验方法与系统;试验系统分为运动系统与数采系统2个部分;运动系统... 详细信息

为研究高速列车在运营过程中的气动特性,分析其气动特性变化机理,设计了2种高速列车-桥梁系统的气动特性风洞试验方案;开发并建立了适用于在风洞中的高速列车-桥梁系统试验方法与系统;试验系统分为运动系统与数采系统2个部分;运动系统基于惯性驱动原理,以高速伺服电机为驱动力,通过高强度旋转传送带将缩尺比为1∶8~1∶30的移动车辆模型在风洞中以最高速度50 m·s^-1模拟真实运行环境中运行;在运动系统的搭载下,自主研发了一套数采系统,并在风洞实验室中对有无横风作用下的列车进行了气动特性测试。分析结果表明:试验方法与系统适用于加减速距离短、瞬时加速度大的试验场景,且不受车辆外形与基础设施的限制,可降低设计成本,提高试验的安全与稳定性;标准误差与平均值之比均不大于10%,表明数采系统测试的车辆气动特性有较好的平稳性和可重复性,能够精准得到列车在不同试验条件下的气动特性;通过对比有无横风作用下的列车气动特性,得到列车速度对车辆的气动特性影响极其重要;列车高速移动时,其因速度产生的气动影响远远大于横风,且表面测点平均风压系数最大值可达-10,反映了静态模型的试验方式不能够满足模拟列车高速运行时气动特性状态。

关键词：高速列车列车-桥梁系统风洞试验横风气动特性表面风压