采用商用FLUENT软件,基于雷诺时均模型,以JL/G1A-630/45同心绞线为对象进行二维CFD数值计算,在网格和时间步长无关性检查的基础上,分析网格离散方式和不同雷诺数下输电线的气动力系数及Strouhal数。研究结果表明:为保障CFD数值计算的结果合理性,需开展网格和时间步长的无关性检查;结构网格较非结构网格能更好的模拟绞线的气动力;Re≤1.65×105时,具有绞凸的输电线气动力系数CFD模拟结果随雷诺数的变化规律与等参数的光圆圆截面模拟结果相似,但输电线和圆截面气动力间的数值差异随雷诺数的变化而变化;在常规导线的缩尺状态(500

关键词： 输电线 绞凸 数值模拟 气动力 雷诺数 点击下载

发展移动车辆模型风洞试验系统是考虑运动车辆和桥梁间相互气动影响的有效方法。利用中南大学风洞实验室低速试验段壁面预留的轨道安装接口,研制一套U形滑道系统实现模型车辆的移动,该系统通过势能和动能的相互转换实现模型车辆的加速和减速,而无需复杂的专用加速和缓冲装置;车辆置于滑道不同高度可获得不同的滑动速度,因而能方便地改变模型列车滑动速度;由于U形滑道加速段置于风洞外,该系统能最大限度地利用风洞试验段,保证有效试验段长度。为测试移动车辆的气动力及保证测试结果的精度,开发一套无线风压测试系统,初步对比结果表明:该系统能满足车-桥系统气动特性的测试需求。

既有高铁动车组愈加流线的外形可能会使列车气动力的雷诺数效应进一步加剧,因此有必要在大雷诺数范围内对车-桥系统气动力的雷诺数效应进行系统研究。风洞试验采用测压形式对简支梁单桥、列车和典型车桥组合等工况的气动力的雷诺数效应进行了研究,同时考虑风攻角对气动力雷诺数效应的影响,并分析迎风侧与背风侧各工况下列车气动力的雷诺效应。试验结果表明典型桥梁工况气动力在试验雷诺数范围内的变化较小,仅个别攻角下气动力降低;工况3发现列车与桥梁气动力在不同风攻角下随雷诺数变化一致,列车在试验雷诺数范围内阻力均随雷诺数的增加而降低,升力增大,桥梁由于列车的干扰存在对雷诺数变得十分敏感;迎风侧列车的气动力对雷诺数的敏感程度高于背风侧工况。

为研究横风作用下路况场景对高速铁路列车气动力特性影响的规律,基于风洞动态测压试验和PIV粒子成像技术,测试得到位于平地、路堤和高架桥上列车表面风压分布和气动力,获得列车周围流场分布特性,讨论路况场景和线路布置形式对列车气动力特性影响,分析列车表面绕流及旋涡特性,探究其风荷载规律特性。研究表明列车位于高架桥时气动侧力系数大于另外两种路况,而气动升力系数小于其他工况,平地和路堤上气动系数差别并不太明显;桥梁的干扰导致列车迎风面顶部前缘极值负压绝对值及其影响区域大于其他工况;沿车头到车身形成的旋涡可能是影响列车表面风压和气动力特性的主要因素,车身背风面涡对是导致高架桥上列车侧力系数较大的重要原因。

为研究双层桁架桥上列车位于主梁断面上、下层的气动特性,通过节段模型风洞试验对双层桁架主梁断面上列车进行测力、测压。以某大跨度公铁两用悬索桥和CRH2列车为背景,研究双层桁架主梁断面上列车在迎、背风侧时,列车位于上、下层时的三分力系数、平均风压系数以及脉动风压系数,并且分析风攻角对上、下层列车气动特性的影响。研究结果表明1)上层列车的阻力系数要显著小于下层列车,当列车位于迎风侧时,下层列车的阻力系数可达到上层列车阻力系数的1.6倍,上、下层列车的力矩系数大小基本相同,但是上层列车的升力系数大于下层列车;上、下层列车的阻力系数随风攻角的增加逐渐减小并且两者的差值也逐渐减小。2)上层列车的迎风面、背风面的压差明显小于下层列车的情况,使得上层列车的总体阻力小于下层列车,并且上层列车的顶面、底面...

为研究横风作用下车-桥系统因列车运动状态差异对各子系统气动特性的影响,采用自主研发的列车-桥梁风洞试验测试系统,对横风作用下的车-桥系统进行气动特性测试。以我国目前使用最为广泛的高速铁路32 m简支梁桥和CRH2动车组为研究对象,设计缩尺比为1∶25的试验模型,分别进行静止列车和移动列车在桥上时不同风速和不同位置的气动特性测试。结果表明采用静止车-桥模型风洞试验和移动车-桥系统模型风洞试验得到的列车和桥梁气动特性之间差异明显,移动列车使得车辆与桥梁之间气动干扰增大,其气动特性将变得更为复杂。总体上,在桥梁上游轨道列车车速与风速的合成风速法仍能反映列车气动特性的趋势,但由于桥梁的干扰使得其很难在车-桥系统中完全成立。此外,尽管静态车-桥系统风洞试验展现出了更稳定的试验属性,但并不能完全揭示列车运...

风屏障防风性能受下部结构形式影响较大,为了分析大跨桥梁主桥与引桥主梁断面差异对风屏障防风性能的影响,以某一新建高铁线路的大跨斜拉桥的主桥与引桥为背景,通过风洞试验研究主桥与引桥上列车在不同线路、风屏障高度和透风率等工况下的气动力系数、表面风压系数。研究结果表明当风屏障参数相同时,主梁断面差异会导致列车气动特性产生较大区别,其中背风侧列车受到的影响较大,且列车位于流线型主桥断面上时气动特性对风屏障参数的变化更敏感;在不同参数风屏障下,主梁断面差异对于列车气动力的影响主要体现在列车迎风面与顶部风压的变化;主梁断面差异对于背风侧列车的侧倾力矩系数影响最大,列车位于主桥断面上时的侧倾力矩系数受风屏障参数变化影响最显著;设计风屏障时,应根据主桥与引桥的主梁断面分别选择适合的参数,以减...

列车气动特性受下部结构的影响较大,大跨度桥梁主桥与引桥主梁断面形式的差异会引起桥上列车风荷载发生突变,对桥上行车的安全性和舒适性产生不利影响。为研究主桥与引桥断面差异带来的影响,以某新建高铁大跨斜拉桥为背景,通过风洞试验对比研究高速列车在主桥和引桥上的气动特性。研究结果表明当列车由引桥驶入主桥,单列列车通过时和双车交汇时,迎风侧车的升力系数CV明显减小;单列列车通过时,背风侧车的阻力系数CH与升力系数CV显著增加,并且在特定风攻角下出现了由负到正的变化;单列列车通过时,背风侧车的平均风压系数与脉动风压系数受主梁断面变化影响最为显著,主要体现在列车迎风面、顶部与底部圆弧过渡段区域,背风侧车的阻力系数CH变化随风攻角的增大而减小,升力系数CV变化随风攻角增大而增大,主梁断面形式差异引起的平均风...

基于缩尺比为1:25的节段模型风洞试验,对湍流横风中高架桥上高速列车的气动特性进行研究。在均匀流和湍流条件下,对−6°至6°风攻角范围内迎风和背风轨道上的典型车头和车身断面进行测压试验,并采用积分法计算相应的气动力系数。实验结果表明,轨道位置对高速列车的平均气动特性有影响,特别是对车身断面的平均气动特性。与迎风轨道处相比,背风轨道处的脉动压力受桥梁干扰影响明显。湍流对车头断面的影响小于其对车身断面的影响。列车车头平均气动力系数与风攻角几乎呈负相关,背风轨道上的车头断面尤其如此。此外,侧向力在决定相应的列车头车倾覆力矩时起着关键作用,尤其是对车身截面。

早期铁路桥梁由于跨度小、刚度大,对风不敏感,致使铁路桥梁抗风标准相对比较滞后。但随着中国高速铁路的快速发展,桥梁及大跨度桥梁越来越多,列车速度越来越高,对风越来越敏感,亟需针对铁路桥梁特点建立自身的抗风设计标准。本文从铁路桥梁风速参数、气动干扰效应、风致振动振幅限值和桥上行车安全保障等方面进行探讨,对铁路桥梁相关抗风设计标准制定研究具有指导意义和参考价值。