为了研究既有桥梁对相邻车-桥系统气动力的影响,通过节段模型风洞试验,测试了考虑、不考虑既有桥梁干扰工况下相邻车-桥系统的气动力系数,数值模拟了作用在车-桥系统上的抖振力时程,并计算了抖振力极值。结果表明既有桥梁对相邻车-桥系统气动力的影响显著,导致部分工况下列车、桥梁的气动力显著增大,结构设计中应充分考虑邻近桥梁的气动影响;车-桥系统中列车的气动力受既有桥梁的影响更大;受既有桥梁影响,不同工况下,列车横向力系数最大增幅、减幅分别为39.3%和-143.1%,列车升力系数最大增幅、减幅分别为52%和-68.2%;不同工况下桥梁阻力系数均减小,且最大减幅为-22.4%;迎风侧列车抖振横向力、抖振升力幅值均显著增大,背风侧列车抖振力幅值变化相对较小;桥梁抖振力阻力幅值减小,抖振升力和抖振升力矩幅值略有增大;列车抖振横向力、抖振升...

龙卷风是特异风灾害之一,常导致基础设施严重损毁,对其易发区高速铁路的安全运营有潜在威胁。为研究龙卷风作用下列车-桥梁系统气动特性,采用计算流体力学手段,开展车-桥系统龙卷风作用分析。首先,建立典型龙卷风发生装置数值模型,实现龙卷风流场数值模拟;其次,建立CRH2高速列车模型和典型铁路桥梁节段模型,开展横风作用下车-桥系统气动特性数值分析,并与风洞试验的结果进行对比,验证模型的合理性;最后,将车-桥模型嵌入龙卷风数值风场中,分析车-桥系统在龙卷风作用下的气动特性,研究列车在穿越龙卷风时所受侧力及倾侧力矩的变化规律。结果表明,龙卷风作用下车-桥系统气动性能呈现明显的三维特征,龙卷风涡旋气流的流线和风压分布受车-桥系统影响显著;龙卷风内部形成了负压场,在车-桥系统的影响下,内部负压区向外扩大,压力等值线沿...

为研究三主桁断面车-桥组合系统的气动特性。以某大跨度斜拉桥为工程背景,采用节段模型风洞试验,通过开发的车-桥气动力同步测试装置对车-桥组合状态下各自的气动力进行测试,研究了线路位置、双车交会间距、风攻角等因素对车-桥系统气动特性的影响,分析紊流来流对车-桥气动特性的影响,并讨论列车气动导纳的特征。结果表明由于绕流剪切层的影响,靠近迎风侧车辆阻力系数大于其他线路,线路2上列车的升力系数最大;双车交会时,背风侧车辆的阻力系数和升力系数随交会间距的增大而增大;受桁架自身绕流的影响,紊流来流对列车气动力功率谱影响较小;阻力和升力的气动导纳随折减频率呈现先增后减的趋势。

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...

风屏障防风性能受下部结构形式影响较大,为了分析大跨桥梁主桥与引桥主梁断面差异对风屏障防风性能的影响,以某一新建高铁线路的大跨斜拉桥的主桥与引桥为背景,通过风洞试验研究主桥与引桥上列车在不同线路、风屏障高度和透风率等工况下的气动力系数、表面风压系数。研究结果表明当风屏障参数相同时,主梁断面差异会导致列车气动特性产生较大区别,其中背风侧列车受到的影响较大,且列车位于流线型主桥断面上时气动特性对风屏障参数的变化更敏感;在不同参数风屏障下,主梁断面差异对于列车气动力的影响主要体现在列车迎风面与顶部风压的变化;主梁断面差异对于背风侧列车的侧倾力矩系数影响最大,列车位于主桥断面上时的侧倾力矩系数受风屏障参数变化影响最显著;设计风屏障时,应根据主桥与引桥的主梁断面分别选择适合的参数,以减...

为提高列车在复杂风环境中行车的安全性，本文采用1:40的缩尺模型进行风洞模拟试验，针对提出的一种新型百叶窗型风屏障对列车和桥梁的气动影响展开研究，并基于车-桥系统气动特性对百叶窗型风屏障的自身参数进行了优化分析。试验结果表明:设置风屏障可明显提高列车运行安全性，设置百叶窗型风屏障相对不设置风屏障列车扭矩系数减小58%;百叶窗型风屏障的防风效果优于传统风屏障（栅栏型和多孔型）的防风效果;百叶窗型风屏障的叶片层数较多、叶片角度旋转范围在90°～180°范围内（使气流导向桥面）时更利于列车安全运行;百叶窗叶片风嘴较钝时不利于车桥气动安全，其中叶片风嘴角度为60°时更优，90°时最不利。

本文主要综述了中南大学工程研究中心在桥梁-列车系统横风气动特性研究领域的重要成果。首先,从流体力学的角度分析了列车周围的流场特性,从而揭示了目前高速列车横风气动力评估方法的主要误差来源。然后,介绍了现场实测,数值模拟,动、静模型风洞实验等四种列车气动力评估方法及其优缺点。同时介绍了中南大学风工程研究中心最新开发的列车-线路系统动模型实验装置。为深化研究桥梁和列车之间的气动干扰规律。本文首先详细论述了与桥梁-列车系统横风气动特性相关的基础研究成果,主要包括既有高速铁路桥梁特征几何参数的统计结果,简化列车的气动特性,以及大跨度扁平箱梁和桁架主梁的气动特性。在上述研究的基础上,重点讨论了扁平箱梁和桁架主梁与列车之间的气动干扰规律。最后,对中南大学风工程研究中心开发的可调风向和透风率...