大风经过兰新高铁沿线挡风墙后,容易引发接触网正馈线发生舞动现象。为分析挡风墙尾流作用下导线表面粗糙度对正馈线气动特性的影响,基于流体力学建立铁路挡风墙尾流风洞实验装置与5种不同表面粗糙度导线模型。由于导线与整体计算域尺寸差距悬殊,对整体计算域的网格采用分块划分。利用流体仿真软件研究不同风速下正馈线的气动特性。结果表明正馈线表面粗糙度越低,升、阻力增大越明显。在入口风速为1 m/s时,不同表面粗糙度正馈线升、阻力系数基本值保持稳定;在入口风速大于5 m/s时,随着表面粗糙度降低,正馈线升、阻力系数增大;不同表面粗糙度的正馈线尾部流场产生的漩涡不同,并且在导线凹凸处产生不同的细小漩涡。正馈线近壁面的气体流动特征发生较大变化,对导线气动特性影响较为明显。

兰新高铁沿线受地理环境限制采用较多桥梁结构,为研究分析大风区段桥梁挡风屏对接触网正馈线气动特性的影响,基于计算流体动力学中的有限体积法及Transition SST湍流模型,建立桥梁挡风屏及正馈线计算模型;针对不同的挡风屏高度、挡风屏透风率及风速,分析接触网正馈线的气动特性差异及规律.研究结果表明桥梁挡风屏的存在对接触网正馈线有明显的增速效应,随着挡风屏高度的增加,接触网正馈线气动升力、阻力系数均呈现先增大后减小的趋势,并在挡风屏高度4 m时达到最大值;挡风屏设置透风结构后,来流更多地通过透风结构而减小了对接触网正馈线气动特性的影响,透风率越大对正馈线气动特性的影响越小,综合考虑认为40%的挡风屏透风率在不同风速下具有很好地降低正馈线气动特性的效果.研究结果可为大风区段新建线路提供理论依据和参考.