橫風(fēng)作用下聲屏障力學(xué)特性數(shù)值模擬.pdf

1、步入21世紀(jì)以來，我國高速鐵路的建設(shè)突飛猛進(jìn)，而由于我國的人口及地理分布等復(fù)雜原因，使得多數(shù)高速鐵路的鋪設(shè)必須經(jīng)過居民區(qū)，為了降低列車行駛過程中所引起的噪聲污染，故需要在鐵路與居民區(qū)之間安置聲屏障。高速列車在通過聲屏障的瞬間會形成瞬態(tài)脈動壓力沖擊，國內(nèi)外已發(fā)生多個聲屏障由脈動力沖擊而遭破壞的案例，而往往聲屏障所受到的工況為列車風(fēng)致脈動力和自然風(fēng)荷載等載荷的綜合作用，特別在沿海的多風(fēng)地區(qū)，自然風(fēng)荷載更為顯著，這就使得在對聲屏障進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計

2、時必須考慮其抗風(fēng)壓性能。
　　本文研究內(nèi)容分為兩大部分，首先運(yùn)用大型商用 CFD軟件Fluent，并選取三維、不可壓縮、定常、粘性流體的 RANS方程和k-ε兩方程模型，通過設(shè)置和選取相應(yīng)的邊界條件等參數(shù)，對在列車風(fēng)致脈動力與自然風(fēng)荷載聯(lián)合作用下的高速鐵路聲屏障進(jìn)行數(shù)值模擬，分析在不同的風(fēng)向角及風(fēng)速下，自然風(fēng)荷載對聲屏障所受列車風(fēng)致脈動力的影響；之后依托 Workbench中的流固耦合模塊，將第一部分得到的聲屏障外流場的壓力分布作

3、為載荷導(dǎo)入到模塊中，對聲屏障進(jìn)行瞬態(tài)動力學(xué)分析和模態(tài)分析，得到聲屏障的等效應(yīng)力、總變形量及其模態(tài)分布。
　　結(jié)果表明，在自然風(fēng)荷載的作用下，聲屏障所受的脈動峰壓得到顯著的增加，受低壓渦流的影響，不同高度上的風(fēng)壓分布也發(fā)生了極大的變化，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時必須考慮兩類載荷間的相互影響，并在此基礎(chǔ)上，推導(dǎo)出復(fù)合載荷的計算公式，經(jīng)驗(yàn)證其可靠性較高，可用于工程上的試算；結(jié)構(gòu)分析的結(jié)果表明隨著風(fēng)速的提高，聲屏障會產(chǎn)生較大的變形量，尤其在頂部位置