高速铁路声屏障气动载荷数值模拟的研究.pdf

中图分类号:::10004密级:公开北京交通大学硕士学位论文高速铁路声屏障气动载荷数值模拟研究SimulationResearchofAerodynamicLoadonSoundBarrierof作者姓名:刘威导师姓名:徐宇工学位类别:工学High—speedRailway学号:11121517职称:教授学位级别:硕士学科专业:动力机械及工程研究方向:流体力学北京交通大学2014年3月学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,提供阅览服务,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名:玄11傍k签字日期:如I丫年>月(7日导师签名:l、<泸R乙、I签字日期:加中年岁月哕日致谢衷心感谢导师徐宇工教授对我的悉心指导。从论文的选题,方案的论证,到研究内容的确定,再到论文结构的安排,导师提出了许多宝贵的意见,论文的每部分都倾注了老师大量的心血,导师严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响;导师渊博丰厚的学识、勤奋的工作作风、对人对事极为负责的精神给我留下了深刻的印象,两年多的时间里导师的言传身教使我获益匪浅。在此论文收稿之际,谨向徐老师表示深深的敬意和衷心的感谢!感谢陈向东老师的悉心教导与倾心帮助,对于学习与生活中遇到的棘手问题,陈老师给予了耐心的解答与帮助,是学习与生活上的良师益友,在此特向陈老师表示衷心的感谢。宁智教授对于我的科研工作和论文都提出了许多的宝贵意见,在此表示衷心的感谢。感谢靳彪师兄,朱一妃师姐,张永昌师兄,杜雅娟师姐,许鹏师弟,李楠师弟及石明师弟在学习和生活中给予的帮助,同时也感谢贾涛明、费天翔、李锋、李长胜、尹君、郭超、胡东旭、徐蒙、贾倩倩等同学,在两年的研究生期间我们热情讨论,互相学习,共同进步,谢谢你们的关心和支持。特别感谢刘鸣同学与席利贺同学,感谢你们七年来的陪伴,无论是学习还是生活,你们对我的关怀都是无微不至,让我对大学学习和生活始终充满信心和勇气!最后,感谢我的父母和我的妻子戴劲,感谢他们给我的关心和鼓励,你们的认可和支持是我不断前行的动力,愿他们身体健康!虫童撞要中文摘要随着我国高速铁路的迅速发展,高速铁路的噪声污染问题也引起人们越来越多的关注。当列车运行速度超过250km/h时,气动噪声取代传统噪声源轮轨滚动噪声成为主要噪声源。声屏障成为吸声降噪的重要措施正在被大量使用。声屏障对气动噪声的抑制效果,主要取决于声屏障高度,声屏障与列车之间的距离。声屏障越高,且与列车之间的距离越短,其降噪的效果越好。因此,从降低噪声的角度来讲,声屏障越高、与列车越近越好;但此时,列车运行引起的瞬态冲击气流作用在声屏障上的冲击也越大。声屏障设计需要考虑两方面的内容:一是声屏障的降噪效果;二是声屏障在气动载荷作用下是否安全。减载式声屏障正是基于这两方面的综合考虑而被提出来的概念产品。降低声屏障上的气动载荷可以采用两种方式,一种是在基础部位采用弹性连接方式;另外一种方式是在采用声屏障板上开孔的方式。本论文的工作是在传统声屏障结构的基础上寻求一种表面气动载荷得以最大限度减小的变异构型(多孔结构)。基于空气动力学基本理论,运用数值模拟方法,构建减载式声屏障与列车的三维数值模型,采用大型流体计算软件Fluent对高速列车通过减载式声屏障过程进行数值仿真计算,对高速铁路声屏障表面气动载荷特性进行研究分析,得到声屏障气动载荷时程、空间分布特性,揭示车速、声屏障高度等因素对声屏障气动载荷特性的影响规律;对比减载式声屏障气动载荷特性与非减载式声屏障气动载荷特性,以及给出开孑L率、开孔方式等声屏障微观结构参数对减载式声屏障气动载荷和减载率影响的规律关系,从而为新型减载式声屏障的研发提供理论基础和设计依据。最后,开展减载式声屏障强度、疲劳可靠性评估,对研发过程中减载式声屏障模型及产品结构安全给出评估建议及意见。关键词:高速列车:减载式声屏障;气动载荷:数值仿真分类号:△旦S坠g!ABSTRACTWiththerapiddevelopmentofhigh-speedrailwayincol/lltry,thehigh—,