高速列车通过全封闭屋盖雨棚的气动特性测试及数值模拟研究

简介

轨顶之上大于5 m高度范围内建筑或构件因列车风所形成的风压缺乏完善的计算方法。测试雨棚表面空气压力变化、振动加速度等参数,并基于计算流体力学软件Fluent,针对250~380 km/h高速列车作用于全封闭雨棚屋盖的脉动风荷载问题,基于三维非稳态的k-ε两方程紊流模型,采用滑移网格技术的数值仿真,计算多种车速条件下列车通过雨棚覆盖区域的动态风场过程,分析雨棚屋盖表面风压分布规律及雨棚侧向开口率对其表面风压的影响,得出雨棚屋盖各部位的脉动风荷载时程曲线等结果数据及多种参数的影响规律;并与实测结果进行对比分析。结果表明车速250~380 km/h时,雨棚屋盖所受列车风风压随列车速度的增加而加速增大,与雨棚至轨顶距离呈现近双曲线性反比关系,风压值分布沿雨棚宽度呈现由轨顶正上方垂直轨道向外减小的规律;理论计算风压值及其与实测列车脉动风荷载时程曲线形状、参数影响规律等均相符较好;高速列车经过时雨棚屋盖表面受到瞬时脉冲荷载作用;雨棚屋盖距离轨顶标高不同时列车风压受到明显影响。