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。

双车交会是风-车-桥耦合系统的控制因素。为测试在侧风作用下双车交会时列车的气动特性,研制了一种具有双条移动轨道的风洞试验装置。讨论了试验结果的合理性,分析了交会形式、偏航角和线间距对背风侧列车气动力的影响,并讨论了头车与尾车气动力系数的差异。实验结果表明,所提出的测试装置具有良好的重复性;双车交会时,交会方式对背风列车的气动力有一定的影响,动动交会时测试结果更加合理;随着偏航角的减小,列车气动系数的突变更为明显;线间距的减小会增加背风侧列车气动力的突变;列车交会过程中,头车与尾车的气动力系数存在较大差异,因此在进行风-车-桥耦合振动分析中应分开考虑。

采用数值模拟方法分别建立桥上静态和移动列车数值模型,基于2种模型研究不同风向角及风屏障对桥上列车和桥梁气动特性的影响规律。结果表明当风向角小于42°时,头车的阻力系数最大可达中车的1.5倍,且远大于尾车,因此头车是桥上列车运行时的关键部位,其行车安全受横风影响更大;2.05 m风屏障对列车和桥梁的气动特性影响十分显著,有效减小了移动列车和桥梁的表面风压和气动力,降低了横风对列车和桥梁的影响,有助于提高桥上列车的安全性;而对于桥上静态列车模型而言,在风向角为90°时列车的气动力和表面风压会因风屏障而增大;总体而言,合成风向角法可以在很大程度上反映列车在上游桥道运行时的气动特性,但受风屏障影响时该方法不再适用;当列车在桥上运行时,横风与列车风叠加产生的气动特性表现出十分显著的瞬态效应,静态模型无法揭示桥...

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...

为研究横风对移动列车非定常气动力的影响,该文介绍了两种获得移动列车脉动风速时程的模拟方法;基于准定常理论和气动权函数方法,推导了能同时考虑三个方向的湍流脉动和不同横风风向角效应的移动列车非定常气动力计算公式;通过数值算例,研究了不同参数对计算结果的影响。研究结果表明:通过气动权函数方法得到的非定常气动力会出现滤波和时间滞后效应;当考虑更多方向的湍流分量时,会获得更大的力脉动;横风风向角和侧向湍流分量会分别影响非定常力的均值和变异系数。