高速列车风对雨棚振动影响研究

发布时间：2023-04-23 10:31

　　随着我国高速铁路事业不断发展,列车的运行速度不断提高。高速行驶的列车对铁路临近结构产生强烈的列车风致振动响应,其中雨棚结构是铁路临近结构的一种典型。雨棚结构跨度较大,结构轻盈,并且距离正线较近,会明显受到列车风的影响,因此,雨棚结构的动力分析显得十分重要。本文以车站雨棚结构为工程背景,采用流体动力学软件FLUENT模拟计算列车高速行驶经过雨棚结构时产生的列车风荷载时程数据,并通过分区加载的方式将风荷载时程数据施加到雨棚结构模型上。流体力学软件FLUENT模拟列车风场是以计算流体力学为基本理论,模拟的风场采用三维、粘性、非定常、不可压缩的k-ε双方程模型,并且采用对称边界条件(symmetry)通过有限的计算区域来模拟无限大实际空间环境。采用滑移网格技术对时速为300 km·h^-1的高速列车经过车站雨棚结构时的工况进行数值模拟,获得荷载时程数据,并与实测的数据进行对比验证。在此基础上对列车风在空间上的分布进行分析,得到列车风压在纵向、横向以及垂向的分布规律。同时,采用有限元软件ANSYS建立车站雨棚结构有限元模型。为分析雨棚结构的薄弱部位,对雨棚模型进行模态分析。研...

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 研究内容与研究方法
第二章 列车风数值模拟理论及数值计算方法
    2.1 流体动力学软件FLUENT简介
    2.2 数值模拟基本理论与方法
        2.2.1 有限体积法
        2.2.2 流体基本控制方程
        2.2.3 湍流模型模拟方法
        2.2.4 壁面函数分析
    2.3 列车风风场网格
        2.3.1 滑移网格
        2.3.2 动网格
        2.3.3 滑移网格和动网格的对比
    2.4 本章小结
第三章 雨棚-列车风场数值模拟的实现
    3.1 雨棚结构及其模型简化
    3.2 列车模型及其简化
    3.3 确定计算区域
    3.4 计算网格
    3.5 初始条件和边界条件
    3.6 求解器
    3.7 雨棚列车风场模拟基本假定
    3.8 本章小结
第四章 雨棚风荷载结果分析
    4.1 雨棚风压传感器的布设
    4.2 雨棚表面模拟风压的验证
    4.3 雨棚表面列车风压分布规律
        4.3.1 垂直轨道方向风压分布规律
        4.3.2 顺轨道方向风压分布规律
        4.3.3 沿高度方向风压分布规律
    4.4 雨棚下表面风压与列车行驶速度的关系
    4.5 本章小结
第五章 雨棚在列车风荷载作用下的结构响应
    5.1 雨棚结构的有限元模型
    5.2 雨棚结构的模态分析
    5.3 列车风荷载施加
    5.4 雨棚结构列车风致振动响应分析
        5.4.1 雨棚结构风致振动响应模拟数据验证
        5.4.2 雨棚结构风致振动响应变化规律分析
        5.4.3 雨棚结构风致振动响应与速度关系的分析
    5.5 雨棚结构风致振动响应评定
    5.6 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
个人简历、在校期间的研究成果及发表的学术论文



本文编号：3799538