建立了风屏障在突变风与列车风耦合作用下的三维仿真模型,分别研究了透风率为30%的风屏障在横风、突变风及车致脉动风耦合作用的气动响应,分析了其表面的气动压力分布特征及原因.结果表明,风屏障受到横风与车致脉动风耦合作用时,车致脉动风产生的压力对风屏障起主要作用,横风作用减小了风屏障所受头波的正压峰值,增大了其尾波的负压峰值.当风屏障在受到突变风(风速平均值13.8 m/s)与车致脉动风耦合作用时,风屏障所受的压力比横风(风速13.8 m/s)作用下大得多,情况复杂也得多,风屏障所受的头波正压峰值扩大了9.7倍,尾波负压峰值扩大了2.4倍,气动压力变化率增大了2.5倍,持续作用时间增大了2.4倍.

为了保证高速列车在大风环境下路堑中行驶的安全,建立了高速列车—路堑耦合的气动仿真模型,研究了不同风场环境下路堑深度对列车气动性能的影响.研究表明高速列车的气动特性随着风载荷的突变,气动特性的变化情况复杂.横风环境下,路堑深度的增加有利于降低列车气动力,而在突变风环境下,突变风作用下列车的气动力随风速变化情况更为复杂.当路堑深度为变量时,列车的气动力整体上随着路堑深度增大而降低,深路堑相较于浅路堑升力峰值减小51%,横向力减小52%,侧滚力矩减小97%,摇头力矩减小92%,6 s以后风载荷的影响出现滞后现象.同一路堑深度下,与横风作用下的结果相比,风载荷发生突变对高速列车气动特性影响大得多,列车的气动力及力矩峰值波动25%以上.