本文關鍵詞：高速鐵路典型橋梁斷面靜力三分力系數(shù)研究

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【摘要】：隨著我國軌道交通的迅速發(fā)展,高速鐵路的覆蓋范圍越來越廣,包括山區(qū)峽谷、沿海等風速較大的區(qū)域。橋梁作為高速鐵路線路中重要的組成部分,其抗風性能越來越受到廣大研究學者的重視。對高速鐵路典型橋梁斷面進行靜力三分力系數(shù)研究是開展橋梁抗風設計工作的基礎。通過風洞試驗獲取靜力三分力系數(shù)具有周期長、成本高等缺點。近年來,計算流體力學(CFD)數(shù)值模擬技術為獲取橋梁斷面靜力三分力系數(shù)提供了一種較為簡便、快捷、準確、低成本的途徑。本文首先回顧了CFD技術的發(fā)展,并介紹了相應的數(shù)值計算原理。采用FLUENT軟件對高速鐵路常用跨度橋梁的三種典型斷面(箱梁、T梁、槽梁)的靜力三分力系數(shù)進行綜合研究�？紤]了不同湍流模型、雷諾數(shù)效應對三分力的影響,并與風洞試驗的結果進行對比,以驗證模型的可靠性。針對三種橋梁斷面的特點,進一步研究了斷面尺寸對靜力三分力的影響,運用壓力云圖,風速云圖和表面壓力分布圖對其差異性進行分析,為橋梁的氣動選型提供重要依據。最后,還考慮了在橋上通行列車時,對橋梁靜力三分力的影響。研究了車輛在橋上的不同位置對橋梁、車輛的三分力系數(shù)的影響。研究表明：對高鐵跨度32m簡支箱梁靜力三分力系數(shù)進行數(shù)值計算時采用SST κ-ω湍流模型較為合理；雷諾數(shù)對高鐵箱梁靜力三分力系數(shù)的影響較��；小攻角(-6°～6°)工況下,T形梁的阻力系數(shù)最小,箱形梁次之,槽形梁最大,而在升力系數(shù)與扭矩系數(shù)方面,槽形梁抗風性能最佳,T形梁次之,箱形梁最差。橋梁斷面的尺寸變化對其靜力三分力系數(shù)影響顯著；橋上不同的行車工況下橋梁及車輛本身的靜力三分力系數(shù)變化明顯。
【關鍵詞】：高速鐵路 箱形梁 T形梁 槽形梁 CFD 靜力三分力系數(shù)
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U441
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 1 緒論12-19
• 1.1 研究背景與意義12-13
• 1.2 研究方法13-16
• 1.2.1 現(xiàn)場實測14
• 1.2.2 風洞模擬試驗14-15
• 1.2.3 CFD數(shù)值模擬15-16
• 1.3 CFD數(shù)值模擬在橋梁工程中的應用16-17
• 1.4 本文主要研究內容17-19
• 2 CFD數(shù)值模擬基本理論19-36
• 2.1 流體力學理論19-22
• 2.1.1 流體的物理性質19-20
• 2.1.2 流體運動的兩種描述方法20-21
• 2.1.3 流體運動的分類21-22
• 2.2 計算流體力學基本方程22-27
• 2.2.1 控制方程22-24
• 2.2.2 初始條件和邊界條件24-26
• 2.2.3 湍流輸送方程26-27
• 2.3 CFD數(shù)值解法27-32
• 2.3.1 離散化方法28-29
• 2.3.2 CFD網格劃分29-32
• 2.3.3 流場數(shù)值計算方法32
• 2.4 FLUENT軟件簡介32-35
• 2.4.1 概述32-33
• 2.4.2 軟件組成33
• 2.4.3 FLUENT求解步驟33-35
• 2.5 本章小結35-36
• 3 高鐵橋梁節(jié)段模型靜力三分力系數(shù)研究36-67
• 3.1 湍流模型比選36-47
• 3.1.1 三分力系數(shù)定義36-37
• 3.1.2 橋梁節(jié)段模型風洞試驗37-41
• 3.1.3 湍流模型41
• 3.1.4 數(shù)值計算建模41-44
• 3.1.5 數(shù)值結果對比和討論44-47
• 3.2 箱梁模型靜力三分力系數(shù)與雷諾數(shù)的關系47-56
• 3.2.1 雷諾數(shù)定義47-48
• 3.2.2 數(shù)值建模48
• 3.2.3 數(shù)值結果與分析48-56
• 3.3 三種梁型的靜力系數(shù)對比研究56-65
• 3.3.1 幾何模型尺寸56-57
• 3.3.2 數(shù)值計算建模57-60
• 3.3.3 數(shù)值計算結果60-61
• 3.3.4 三分力系數(shù)分析61-63
• 3.3.5 流場特征圖63-65
• 3.4 本章小結65-67
• 4 橋梁斷面尺寸對靜力三分力系數(shù)影響分析67-95
• 4.1 箱形梁高度變化對靜力系數(shù)的影響67-76
• 4.1.1 幾何模型截面尺寸67-68
• 4.1.2 數(shù)值計算建模68-69
• 4.1.3 數(shù)值結果與分析69-72
• 4.1.4 流程特征圖72-76
• 4.2 槽形梁高度變化對靜力系數(shù)的影響76-84
• 4.2.1 幾何模型截面尺寸76-77
• 4.2.2 數(shù)值計算建模77-78
• 4.2.3 數(shù)值結果與分析78-82
• 4.2.4 流程特征圖82-84
• 4.3 槽形梁翼板傾斜度變化對靜力系數(shù)的影響84-94
• 4.3.1 幾何模型截面尺寸84-86
• 4.3.2 數(shù)值計算建模86-87
• 4.3.3 數(shù)值結果與分析87-90
• 4.3.4 流程特征圖90-94
• 4.4 本章小結94-95
• 5 車橋系統(tǒng)下橋梁氣動特性研究95-108
• 5.1 車橋系統(tǒng)計算模型簡化95
• 5.2 數(shù)值計算建模95-97
• 5.3 邊界條件與湍流模型97
• 5.4 計算結果與分析97-106
• 5.4.1 列車存在對橋梁氣動特性的影響97-100
• 5.4.2 列車位置對橋梁氣動特性的影響100-103
• 5.4.3 列車位置對列車氣動特性的影響103-106
• 5.5 本章小結106-108
• 6 結論與展望108-110
• 6.1 結論108
• 6.2 展望108-110
• 參考文獻110-114
• 作者簡歷及攻讀碩士學位期間取得的研究成果114-118
• 學位論文數(shù)據集118

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本文編號：636315