本文關(guān)鍵詞：橫風(fēng)環(huán)境中列車—橋梁系統(tǒng)的氣動(dòng)特性及耦合振動(dòng)研究

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【摘要】：隨著我國交通事業(yè)的不斷發(fā)展,列車速度和橋梁跨度不斷提高,而大跨度橋梁剛度較小且多處于風(fēng)力強(qiáng)勁的江河、海峽上,列車高速通過橋梁時(shí)的耦合振動(dòng)問題比較突出,安全性及平穩(wěn)性難以得到保證,因而有必要對(duì)橫風(fēng)環(huán)境中列車-橋梁系統(tǒng)的耦合振動(dòng)問題進(jìn)行研究。本文針對(duì)橫風(fēng)環(huán)境中平潭海峽大小練島水道公鐵兩用鋼桁梁斜拉橋的車橋耦合振動(dòng)問題,建立了列車-橋梁系統(tǒng)的空氣動(dòng)力學(xué)和多體動(dòng)力學(xué)仿真模型,對(duì)不同風(fēng)速和車速下列車-橋梁系統(tǒng)的流場特性、氣動(dòng)荷載以及列車與橋梁的耦合振動(dòng)響應(yīng)進(jìn)行了研究。本文的主要研究內(nèi)容包括：1)介紹了空氣動(dòng)力學(xué)和多體動(dòng)力學(xué)的基本理論,對(duì)列車-橋梁系統(tǒng)的空氣動(dòng)力學(xué)和多體動(dòng)力學(xué)建模方法進(jìn)行了說明。2)采用CFD軟件FLUENT通過局部動(dòng)態(tài)層網(wǎng)格的方法建立了列車-橋梁系統(tǒng)的空氣動(dòng)力學(xué)仿真模型,并計(jì)算分析了不同風(fēng)速和車速工況下單線行車和雙線會(huì)車時(shí)列車-橋梁系統(tǒng)的流場特性及氣動(dòng)荷載的變化規(guī)律。3)利用有限元軟件ANSYS和多體動(dòng)力學(xué)軟件SIMPACK建立了列車-橋梁系統(tǒng)的三維空間模型,并以時(shí)間激勵(lì)的方式施加氣動(dòng)荷載,仿真計(jì)算了橫風(fēng)作用下列車-橋梁耦合系統(tǒng)的動(dòng)力響應(yīng)。4)研究了基于風(fēng)速、車速、單線／會(huì)車多參數(shù)不同組合工況下列車和橋梁各動(dòng)力學(xué)指標(biāo)的變化規(guī)律,依據(jù)列車和橋梁的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)列車運(yùn)行的安全性和舒適性進(jìn)行評(píng)定,并給出了單線及雙線行車時(shí)車速和風(fēng)速的建議限值。
【關(guān)鍵詞】：橫風(fēng) 車橋耦合振動(dòng) 空氣動(dòng)力學(xué) 多體動(dòng)力學(xué) CFD
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U441.3;U211.3
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-20
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 風(fēng)-列車-橋梁系統(tǒng)耦合振動(dòng)研究綜述12-18
• 1.2.1 風(fēng)-橋梁相互作用12-14
• 1.2.2 風(fēng)-列車相互作用14-15
• 1.2.3 列車-橋梁相互作用15-17
• 1.2.4 風(fēng)-列車-橋梁相互作用17-18
• 1.3 選題意義18
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容18-20
• 第2章 列車-橋梁系統(tǒng)空氣動(dòng)力學(xué)數(shù)值計(jì)算方法20-32
• 2.1 流體動(dòng)力學(xué)控制方程20-21
• 2.1.1 質(zhì)量守恒方程20
• 2.1.2 動(dòng)量守恒方程20-21
• 2.1.3 能量守恒方程21
• 2.1.4 氣體狀態(tài)方程21
• 2.2 湍流數(shù)值模擬方法21-26
• 2.2.1 直接模擬(DNS)22
• 2.2.2 大渦模擬(LES)22
• 2.2.3 Reynolds時(shí)均法(RANS)22-26
• 2.3 列車-橋梁系統(tǒng)空氣動(dòng)力學(xué)模型的建立26-30
• 2.3.1 模型的簡化26-28
• 2.3.2 計(jì)算域及網(wǎng)格28-29
• 2.3.3 邊界條件29-30
• 2.4 列車和橋梁的氣動(dòng)荷載30-31
• 2.5 小結(jié)31-32
• 第3章 橫風(fēng)環(huán)境中列車-橋梁系統(tǒng)多體動(dòng)力學(xué)仿真方法32-51
• 3.1 多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)基本理論32-36
• 3.1.1 多體系統(tǒng)的基本運(yùn)動(dòng)方程32-35
• 3.1.2 多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模的基本方法35-36
• 3.2 列車-橋梁系統(tǒng)多體動(dòng)力學(xué)模型的建立36-45
• 3.2.1 列車的動(dòng)力學(xué)模型36-42
• 3.2.2 橋梁的動(dòng)力學(xué)模型42-45
• 3.2.3 氣動(dòng)荷載的施加方法45
• 3.3 列車和橋梁動(dòng)力響應(yīng)的評(píng)價(jià)方法45-50
• 3.3.1 列車的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)45-49
• 3.3.2 橋梁的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)49-50
• 3.4 小結(jié)50-51
• 第4章 列車-橋梁系統(tǒng)氣動(dòng)特性分析51-68
• 4.1 列車-橋梁系統(tǒng)流場特性分析51-58
• 4.1.1 流場結(jié)構(gòu)分析51-55
• 4.1.2 壓力分布規(guī)律55-58
• 4.2 列車和橋梁的氣動(dòng)荷載分析58-66
• 4.2.1 列車的氣動(dòng)荷載58-64
• 4.2.2 橋梁的氣動(dòng)荷載64-66
• 4.3 小結(jié)66-68
• 第5章 橫風(fēng)環(huán)境中列車-橋梁系統(tǒng)耦合振動(dòng)分析68-78
• 5.1 列車的動(dòng)力響應(yīng)及指標(biāo)評(píng)定68-74
• 5.1.1 脫軌系數(shù)68-69
• 5.1.2 輪軸橫向力69-70
• 5.1.3 輪重減載率70
• 5.1.4 車體加速度及舒適度指標(biāo)70-74
• 5.2 橋梁的動(dòng)力響應(yīng)及指標(biāo)評(píng)定74-76
• 5.2.1 橋梁的豎向撓度和橫向振幅74-75
• 5.2.2 橋梁的振動(dòng)加速度75-76
• 5.3 小結(jié)76-78
• 結(jié)論與展望78-80
• 結(jié)論78-79
• 展望79-80
• 致謝80-81
• 參考文獻(xiàn)81-86
• 附錄1 列車與橋梁的動(dòng)力響應(yīng)及指標(biāo)評(píng)定匯總86-91
• 附錄2 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及參與的項(xiàng)目91

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本文編號(hào)：638250