本文關(guān)鍵詞：高速列車通過隧道口聲屏障氣動性能及動力特性分析

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【摘要】：隨著列車運(yùn)行速度的提高,隧道噪聲問題也越來越突出,在隧道口設(shè)置聲屏障是解決隧道噪聲對周圍居民造成影響的有效方式之一。目前對聲屏障的研究大多停留在普通路基和橋梁段聲屏障上,對隧道口聲屏障研究的公開資料較少。當(dāng)列車進(jìn)出隧道時,列車周圍的空氣處在復(fù)雜的三維紊流流動中,隧道口聲屏障會受到這種三維紊流的影響,使聲屏障上的受到的氣動荷載發(fā)生復(fù)雜的變化。因此,對隧道口聲屏障進(jìn)行研究是很有必要的。本文建立了高速列車單車駛過設(shè)置在隧道口的直立型插板式聲屏障的計(jì)算模型,對高速列車單車駛過聲屏障時的氣動性能進(jìn)行了計(jì)算分析,并利用流固耦合方法,對聲屏障H型鋼立柱進(jìn)行了強(qiáng)度計(jì)算分析,最后應(yīng)用疲勞相關(guān)理論對聲屏障H型鋼立柱進(jìn)行了疲勞壽命的預(yù)測和疲勞分析。本文主要結(jié)論如下：1、隧道口聲屏障豎向高度上的列車風(fēng)荷載分布表現(xiàn)為：列車風(fēng)荷載幅值從聲屏障頂部到底部呈增大狀態(tài),在頂部區(qū)域變化率較大,底部區(qū)域變化率較小。隧道口聲屏障上受到的列車風(fēng)荷載幅值與其距線路中心線距離、列車速度之間都成二次函數(shù)關(guān)系。2、隧道口直立型插板式聲屏障結(jié)構(gòu)的固有頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于列車單車通過時產(chǎn)生的列車脈動風(fēng)的頻率,列車單車通過時,聲屏障不會發(fā)生共振。隧道口聲屏障的最大位移和最大等效應(yīng)力均發(fā)生在隧道出口Om處聲屏障上。聲屏障的最大位移和H型鋼受到的最大等效應(yīng)力均與列車運(yùn)行速度成二次函數(shù)關(guān)系,與其距線路中心線的距離基本成線性關(guān)系。H型鋼立柱的最大等效應(yīng)力與列車運(yùn)行速度和聲屏障距線路中心距離之間成二元二次函數(shù)關(guān)系。3、隧道口聲屏障H型鋼立柱在計(jì)算工況下不會發(fā)生疲勞破壞。
【關(guān)鍵詞】：隧道口 聲屏障 氣動性能 流固耦合 立柱強(qiáng)度 疲勞
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U451.3
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-17
• 1.1 研究背景及意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 國外鐵路聲屏障研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 國內(nèi)鐵路聲屏障研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 本文的研究目標(biāo)、研究內(nèi)容和研究方法15-17
• 1.3.1 研究目標(biāo)與研究內(nèi)容15
• 1.3.2 研究方法15-17
• 第2章 基本理論17-26
• 2.1 計(jì)算流體力學(xué)17-20
• 2.1.1 可壓縮黏性流體的基本控制方程17-18
• 2.1.2 紊流模擬18-19
• 2.1.3 數(shù)值計(jì)算方法19-20
• 2.2 流固耦合計(jì)算方法20-21
• 2.3 金屬疲勞理論21-25
• 2.3.1 S-N曲線21-22
• 2.3.2 平均應(yīng)力的影響22-24
• 2.3.3 疲勞累積損傷理論24-25
• 2.4 雨流計(jì)數(shù)法25-26
• 第3章 高速列車通過隧道口聲屏障的氣動性能26-45
• 3.1 流場數(shù)值計(jì)算模型26-29
• 3.1.1 幾何模型26-27
• 3.1.2 計(jì)算區(qū)域27-28
• 3.1.3 網(wǎng)格劃分及邊界條件28-29
• 3.2 聲屏障上受到列車脈動風(fēng)壓的變化規(guī)律29-44
• 3.2.1 聲屏障上壓力時程曲線29-37
• 3.2.2 隧道長度對聲屏障上脈動風(fēng)壓的影響37
• 3.2.3 聲屏障豎向高度上的列車脈動風(fēng)壓的分布37-39
• 3.2.4 聲屏障上的壓力幅值沿著其縱向方向上的變化39-42
• 3.2.5 聲屏障上受列車風(fēng)壓幅值與列車運(yùn)行速度的關(guān)系42-43
• 3.2.6 聲屏障上受列車風(fēng)壓幅值與其距線路中心距之間的關(guān)系43-44
• 3.3 本章小結(jié)44-45
• 第4章 聲屏障結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度分析45-61
• 4.1 流固耦合的實(shí)現(xiàn)45
• 4.2 聲屏障結(jié)構(gòu)計(jì)算模型45-48
• 4.2.1 幾何模型45-46
• 4.2.2 基本假設(shè)和模型簡化46-48
• 4.3 聲屏障結(jié)構(gòu)模態(tài)分析48-50
• 4.4 聲屏障結(jié)構(gòu)的瞬態(tài)動力學(xué)分析50-59
• 4.4.1 H型鋼立柱的變形規(guī)律52-56
• 4.4.2 等效應(yīng)力隨車速變化56-59
• 4.5 本章小結(jié)59-61
• 第5章 聲屏障疲勞性能分析61-66
• 5.1 循環(huán)應(yīng)力譜61-64
• 5.3 H型鋼立柱的疲勞性能分析64-65
• 5.4 本章小結(jié)65-66
• 結(jié)論與展望66-68
• 致謝68-69
• 參考文獻(xiàn)69-74
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果74

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本文編號：921345