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浙江大学硕士学位论文风障对桥面风环境影响的数值模拟研究姓名：董香婷申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：楼文娟20070601风障对桥面风环境影响的数值模拟研究作者：董香婷学位授予单位：浙江大学相似文献(10条)1.学位论文李燕飞兰新线电气化改造工程大风区段行车安全研究2007为提高兰新线运输能力，铁道部决定对其进行电气化改造。由于该线途经新疆境内百里风区，设置有挡风墙以保障大风环境下的行车安全，电气化后，这种具有挡风墙的线路在大风天气下能否保障正常的弓网接触关系、确保列车运行安全，现有高度挡风墙能否继续保持其良好的防风作用，成为铁路电气化改造过程中一个新的课题。本文以空气动力学原理为基础，采用数值模拟计算方法对强横风环境与挡风墙条件下，电气化铁路上运行的列车以及受电弓、接触网等进行了气动力计算。文章综合考虑多种运行路况上，各种车型列车的倾覆稳定性能和弓网的接触关系，分析兰新线路上现有挡风墙高度对横风的抵御能力，并深入研究保障电气化铁路上列车安全运行的挡风墙合理高度。文章最后通过兰新线百里风区开展的实车试验，对试验测试结果和数值计算结果进行比较，验证了数值模拟计算的可靠性。研究结果为兰新线电气化改造以及完善和修改乌局现行《大风天气列车安全运行办法》提供了科学可靠的依据。2.学位论文张静芬高速公路复杂地形环境风数值模拟及行车安全研究2009据统计约有40％的道路交通事故与气象条件有直接或间接的关系，而且我国是个多山的国家，同时随着西部大开发战略的实施，我国高速公路向重丘、山岭区发展。在恶劣气象条件及特殊地理环境下，高速公路上发生交通事故的几率大，同时恶劣气象条件对于事故救援和交通安全管制工作也十分不利。风力对行车影响主要来自横风，尤其是对高速行驶的车辆，汽车在行驶过程中受到侧风的作用，可能会引发侧滑、侧倾等安全问题，影响车辆的安全行驶。明确高速公路复杂地理环境对风的影响及风对车辆行驶的影响机理，并采取相应的措施，从交通事故的发生源头进行遏制，是有效降低交通事故发生率的重要手段。首先，考虑到本研究的局限性及数值模拟技术的成本低、周期短、效率高等优越性，本文基于计算流体力学的基本理论，依托目前国内外最为成熟的CFD商业软件fluent对高速公路环境风进行数值分析，研究复杂地形对风场的影响。确定湍流模型采用RNGk-ε湍流模型，数值计算采用有限体积法，采用SIMPLE压力校正算法进行超松弛迭代求解，采用非结构化网格划分，并局部加密，对三维模型采取滑移地面法。接着，选取四种高速公路典型地形（路面、桥面、隧道、峡谷），确定要仿真的小型汽车和大型汽车的尺寸，确定研究风速，对行驶于高速公路复杂地形中的车辆进行横风作用下的二维及三维流场分析，研究高速公路地形对近地流动风的风速、风压的影响，分析有横风作用下的车辆周围风场变化情况，并用二维及三维模型对比分析了静止汽车和运动汽车的侧风稳定性，以及行驶于不同地形中不同车型的气动力特性，比较分析各种地形中的汽车行驶稳定性、不同地形对风速的变化影响规律等。最后，从预防、减小环境风对汽车行驶作用的角度出发，结合其他文献的相关研究成果，对高速公路行车安全提出切实可行的建议和措施，主要从高速公路选线建议、事故多发路段确定、交通标志的优化识别以及设置防风屏障四个方面讨论研究减少因风引发交通事故的措施，对行车安全进行相关机理及措施研究，以期杜绝潜在的可能引发交通安全的事故隐患，提高高速行车的安全性。3.期刊论文董香婷.党向鹏.DONGXiang-ting.DANGXiang-peng风障对侧风作用下列车行车安全影响的数值模拟研究-铁道学报2008,30(5)侧风引起的列车安全事故偶有发生,列车的侧风安全性问题也受到越来越多的重视.风障是解决列车在侧风环境下行车安全问题的主要手段.本文基于计算流体动力学的基本理论,结合新疆列车翻车事故,利用FLUENT软件,对列车在侧风环境下的三维绕流情况进行数值模拟,分析不同开窗情况对列车运行安全的影响;并通过计算未安装风障和安装50%孔隙率风障时列车三维绕流下的压力分布、流线和气动力,分析列车在侧风作用下的稳定性,以及不同开窗情况下风障对列车行车安全的影响.计算结果表明:合理的风障设计可以明显提高列车的运行安全性.4.学位论文王文静SiCp_A356复合材料制动盘温度场应力场数值模拟及热疲劳寿命预测2003随着高速、重载技术的发展,现代铁道车辆的动能正在不断增加,强大的制动能力是保证列车安全可靠运行的重要条件.制动能量的转换在紧急制动时通常以机械制动为主,即必须通过基础制动装置的制动盘与闸片这对摩擦副将动能转化为热能,从而使制动盘,特别是高速列车制动盘处于强摩擦、高热负荷以及较大制动力和离心力等耦合的条件下工作.制动盘工作的可靠性几乎决定了整个基础制动装置的可靠性水平,直接影响车辆的行车安全,其中热疲劳是造成制动盘失效破坏的主要原因.关于工程结构热疲劳方面的研究已开展很多,但对于铁道车辆制动盘热疲劳问题的研究报导却甚少.该文以新型颗粒增强铝基复合材料(SiCp_A356)制动盘为研究对象,在试验研究SiCp_A356复合材料常温与高温力学本构关系的基础上,系统地对制动过程中SiCp_A356复合材料制动盘的空气流场、瞬态温度场和应力应变场以及其热疲劳寿命预测方法进行了研究,并探讨了制动盘材料的热疲劳性能,为其结构设计和工程应用提供参考.5.学位论文王文星侧风环境下汽车通过桥塔尾流的数值模拟2007大跨度公路桥梁位于强风环境时，其巨大的桥塔能够对环境风场产生很大的影响。在强横向风作用下时，桥塔的尾流会使通过桥梁的汽车所受气动力发生剧烈变化。当汽车进出桥塔区域时，汽车由于所受的气动力的剧烈变化会引发驾驶人员误操作从而导致事故，这就要求对侧风作用下汽车通过桥塔尾流的气动力进行研究。本文以珠江黄埔大桥北汊桥为实例，采用计算流体动力学(CFD)的数值模拟方法来研究侧风环境下，桥塔尾流对于大型和中型两种客车行车过程中所受空气动力的影响。首先合理简化桥塔和汽车，建立相应的计算模型，并确定数值试验的六种不同工况。然后借助CFD分析软件(FLUENT软件)进行数值模拟计算，并将计算所得结果进行分析。最后将计算结果与国外相关风洞试验研究进行比较后，进一步验证了CFD计算结果的准确性。根据CFD数值模拟试验得出结论：在桥梁所处环境存在强横向风情况时，汽车在进出桥塔区域时所受的侧向力和横摆力矩有突变；车辆行驶车道离桥塔越近，突变越强烈；车身越长，其横摆力矩的变化越强烈。车辆所受的气动侧向力及扭矩的在车辆进出桥塔时的突变能够导致车辆的侧倾、转向，此时汽车的行车安全应得到充分的重视。6.学位论文马国存竖向移动荷载作用下沥青路面结构体系响应研究2009我国沥青路面的早期损坏影响了公路的行车安全，增加了公路的养护成本。为了深入了解沥青路面早期损坏的力学行为，本文研究路面不平度引起随机动荷载作用下沥青路面受力的特性，为今后沥青路面设计及养护提供参考。本文主要研究内容及所得结论如下：1.基于Fourier逆变换法用MATLAB软件编程，采用标准功率谱模拟不同等级路面的随机不平度；2.路面不平度激发车辆对路面产生附加动载，运用四分之一车辆模型作为附加动载分析的基础，用MATLAB软件编程分析了路面等级、车速对附加动荷载的影响，计算结果表明附加动载随着路面等级降低而增大，但并不随着车速增大而增大，而是在某一车速下达到最大值；3.将车辆随机动载作为输入激励，运用ANSYS软件建立二维有限元模型，对车辆随机动载作用下的动力响应问题进行了理论分析，在各等级路面条件下，计算表明同一路面等级下沥青路面的垂直位移、竖向应力、应变都随着车速的增大而减小；4.将沥青路面底面层数值模拟结果与现场实测值（动应变及动应力）进行了对比分析，数值解与实测值比较吻合。7.期刊论文华亮.王良璧.HUALiang.WANGLiang-bi电阻制动带内空气流动与传热数值模拟-铁道学报2007,29(2)电力机车在电制动时,将部分电能消耗在电阻制动带上而变为热能,如果这部分热量不能有效散失,将对行车安全造成严重威胁,因此了解电阻制动带通道内的气体流动状况与换热情况就十分必要.本文以空气为介质(Pr=0.701),采用数值模拟的方法在Re=300～1000的范围内对电阻制动带内周期性充分发展的层流流动进行了模拟分析,说明不同Re、不同攻击角、不同开缝长度对Nu数和阻力系数的影响.分析结果表明:攻击角相同的情况下,增大开缝长度,Nu数增加,但阻力增加的幅度更大;开缝长度相同的情况下,增大攻击角,Nu数和阻力系数都有明显的增加;最佳的结构参数为开缝长度取5mm,攻击角取30°,可获得较大的Nu数和较小的阻力系数.8.学位论文杜健交通荷载作用下检查井沉降的理论及其数值模拟与试验研究2010检查井是城市管道工程的重要附属构筑物。随着我国经济社会的发展和城市化程度的提高，各类市政公用管道越来越多，城市道路中所设的各类检查井也随之增多，其中有相当数量的检查井位于城市主干路、次干路或支路的范围内。在交通荷载的反复作用下，检查井普遍存在沉降严重的问题，严重影响了行车安全和城市美观，给国家造成不必要的经济损失。施工人员从施工角度总结出检查井沉降的原因主要是检查井周围回填土质量达不到要求，造成道路通车后检查井及其周围路面很快出现比较大的沉降。br 本文首先借鉴桩的纵向振动理论，建立了粘弹性地基中交通荷载作用下检查井的纵向振动方程，应用拉普拉斯(Laplace)和傅立叶(Fourier)逆变换等数学方法，得到了检查井沉降的半解析解和理论沉降曲线，分析了井侧土体参数和检查井埋深对检查井沉降的影响。br 其次，利用通用有限元软件ANSYS，建立了交通荷载作用下检查井沉降的二维平面应变模型，分析了路面、回填土、检查井材料和哈腹板对检查井沉降的影响，并对井周回填土提出弹性模量指标要求，以使检查井计算最终沉降满足规范要求。br 最后，通过做室内回填土材料试验，在满足本文所提出的指标前提下，考虑经济成本和施工的方便性，推荐了两种回填土材料，并给出了相应的施工方法，以便指导实际施工。br 关键词：交通荷载；检查井沉降；振动方程；二维平面应变模型；回填土；9.学位论文卢立丽货车车轮踏面制动热损伤研究2007随着高速、重载技术的发展，现代铁道车辆的动能正在不断增加，强大的制动能力是保证列车安全可靠运行的重要条件。对于货运列车来说，目前其主要制动方式仍然是踏面制动，即必须通过基础制动装置的车轮踏面与闸瓦这对摩擦副将动能转化为热能，从而使车轮踏面，特别是高速重载列车车轮处于强摩擦、高热负荷以及较大制动力和离心力等耦合的条件下工作。踏面制动的可靠性直接影响车辆的行车安全，其中热疲劳是造成车轮失效破坏的主要原因。关于工程结构热疲劳方面的研究己开展很多，本文就铁道车辆踏面制动热疲劳问题为研究对象。本文主要作了以下工作：1、就目前世界各国所用车轮钢的材料和性能作了研究，对比了世界各个主要国家车轮钢材料的化学成分和性能。并阐述了目前国内外车轮的制造方式和制造工艺，分析了目前车轮的主要失效形式以及这些失效的产生机理。2、在已知试验研究的CL60钢力学本构关系的基础上，系统地对车轮在热负荷增加的情况下引起的温度场、应力场进行了数值模拟分析。3、对车轮热疲劳寿命预测方法进行了探讨。在此基础上基于弹塑性分析进行了车轮踏面损伤分析和寿命预测方法的研究。将模拟结果进行载荷提取，在此基础上采用局部应力一应变法进行了萌生寿命的半定量计算。10.学位论文肖启航垂直高大边坡工程的有限元分析研究2006随着我国基础建设事业的高速发展和西部大开发的进程，西南地区大量高等级公路纷纷上马，对于公路边坡的变形破坏机制及稳定性研究愈显重要性和紧迫性。边坡本身就是一个地质体，只有从根本上认识边坡的工程地质条件、变形破坏机制才能彻底地解决边坡失稳的问题，也才能做到预防和避免高边坡病害的产生，确保行车安全和公路通畅。所以，准确的分析高边坡及其支护结构在各种工况下的稳定性显得尤其重要。本文不仅对边坡的分