高速铁路车桥系统横向风绕流特性与挡风墙效应分析

"这篇论文是2005年由黄林和廖海黎发表在《西南交通大学学报》上的，主要研究了高速铁路车桥系统在横向风作用下的绕流特性。作者运用不可压缩二维雷诺平均N-S方程，结合RNG k-ε两方程湍流模型进行数值模拟，探讨了德国ICE列车与标准简支梁桥梁的相互影响。他们采用了三角形非结构网格和四边形结构网格的混合网格方法，并利用有限体积法离散微分方程，通过SIMPLE算法处理压强-速度耦合问题。此外，鉴于高速铁路桥梁常设有挡风墙，研究还引入了空腔流动的理论，分析挡风墙如何利用旋涡特性来减小风对车桥的影响。关键词包括高速铁路桥梁、横向风、ICE列车、数值模拟、空腔流动、挡风墙和旋涡。" 本文的核心知识点如下： 1. **不可压缩二维雷诺平均N-S方程**：这是流体力学中用于描述不可压缩流体运动的基本方程，通过平均流场中的速度、压力和密度等物理量，可以分析复杂流动现象。 2. **RNG k-ε两方程湍流模型**：这是一种常用的湍流模型，RNG（Renormalization Group）改进了k-ε模型，更准确地描述湍流能量耗散过程，适用于车桥系统这样复杂的边界层流动。 3. **混合网格**：计算网格采用了三角形非结构网格和四边形结构网格的组合，这种网格布局可以更好地适应几何形状，提高计算精度。 4. **有限体积法**：一种数值方法，用于离散偏微分方程，将连续域转化为离散单元，通过求解每个单元的控制体积内的守恒定律来近似整体问题。 5. **SIMPLE算法**：Simple (Semi-Implicit Method for Pressure-Linked Equations) 算法，用于解决流体动力学中的压力-速度耦合问题，是求解 Navier-Stokes 方程的常用方法。 6. **空腔流动理论**：在高速铁路桥梁挡风墙设计中，空腔流动理论被用来理解和预测车桥间的气流行为，尤其是旋涡的生成和演化，这有助于减小风对列车运行的影响。 7. **挡风墙挡风机理**：挡风墙通过引导和控制气流，利用旋涡特性来减小横向风对高速列车及桥梁的冲击，提高行车安全性和稳定性。 这些技术在高速铁路工程设计、桥梁结构优化以及风工程领域具有重要应用价值，对于理解风荷载对高速列车和桥梁的影响，以及设计有效的防风措施具有实际意义。