风屏障透风率对强风作用下重载铁路刚构-连续梁车桥耦合振动响应的影响

为探究风屏障透风率对强风作用下重载铁路刚构-连续梁车桥耦合振动的影响,先通过节段模型风洞试验获取桥上设置0%,20%,40%,60%和无风屏障5种不同透风率风屏障时车桥系统的三分力系数,再根据弹性系统动力学总势能不变原理建立风-车-桥耦合振动仿真计算分析模型,对不同车速下重载货运列车通过设置不同透风率风屏障刚构-连续梁桥开展风-车-桥系统动力学仿真计算与分析研究。结果表明:在列车上桥初期,桥梁横向位移峰值随透风率的增大而明显减小,而当列车运行趋于满布桥梁时,桥梁的横向位移峰值随透风率的增大变化不明显;列车的动力响应峰值随风屏障透风率的增大而增大,相比于满载编组列车,空载和轻重混编编组列车的动力响应对风屏障透风率的变化更加敏感。综合桥梁动力响应和列车走行安全性评价指标(脱轨系数和轮重减载率),该桥梁应设置40%透风率的风屏障。

透风率及积雪形态对防雪栅防护效果的影响

针对道路风吹雪灾害的工程防雪措施,采用数值模拟与现场实测相结合的方法,系统研究防雪栅透风率和不同阶段积雪形态对防雪栅周边流场的影响特性,分析不同阶段积雪的形成机理,得到防雪栅周边积雪的演化规律。结果表明:随着防雪栅透风率的增加,防雪栅背风侧低速区以及旋涡范围逐渐缩小,雪颗粒堆积的速度变慢,对于不同透风率的防雪栅,积雪均最先在其背风侧5 H~9 H范围内发生沉积(H为防雪栅高度),并逐渐向两侧延伸;防雪栅底部间隙使得气流在防雪栅底部被加速,雪颗粒不易沉积,有效延长了防雪栅被积雪掩埋的时间;防雪栅两侧-2.5 H~18 H范围雪颗粒均会发生沉积,随着积雪厚度的不断增加,积雪的增长速率逐渐趋缓。

考虑百叶窗透风率超大型冷却塔内吸力风振系数研究

为研究不同百叶窗透风率下超大型冷却塔内吸力风振系数的分布特性和取值,以国内某在建210m高超大型冷却塔为工程背景,首先通过同步刚体测压风洞试验,得到了不同透风率（0%、15%、30%及100%）下冷却塔结构内表面平均与脉动风荷载。在此基础上,对比分析不同透风率平均和脉动风压分布特性,并采用有限元方法建立了塔筒-支柱-环基一体化仿真分析模型,对该超大型冷却塔进行四种内吸力作用工况下完全瞬态时域动力计算。对比了四种透风率下内吸力风振系数的一维、二维和三维分布特征,分析了以塔筒径向位移、子午向轴力、von Mises应力和环向弯矩四种典型目标响应下的风振系数取值标准,分别给出了此类超大型冷却塔不同透风率下内吸力风振系数的取值建议,即0%、15%、30%及100%透风率下内吸力风振系数分别取为1.69、1.79、1.69和1.57。

基于多孔介质的高速铁路透风式挡风墙关键参数研究

合理的匹配参数是风区铁路沿线防风设施研究的关键问题。针对风区铁路沿线部分区段混凝土实心挡风墙出现的环境风越过挡风墙顶导致严重的弓网离线、无法正常升弓,危及铁路行车安全问题,提出改“堵”为“疏”,通过一定的透风率来调控挡风墙后的线路风场,从而为缓解上述现象提供一种新思路,其关键问题在于透风式挡风墙关键参数与防风效果的合理匹配。为此,基于多孔介质的自身特性,提出一种基于多孔介质的挡风墙风场新研究方法,将挡风墙透风率与防风效果的合理匹配问题转化为多孔介质的阻力系数与列车气动载荷的关系研究。首先,通过比较数值模拟结果与兰新高铁挡风墙风场现场试验结果,修正并验证数值模拟方法的准确性。然后,通过数值模拟研究进一步探究多孔介质阻力参数与挡风墙透风率之间的关系,获得风区铁路沿线透风式挡风墙关键参数最优区间。研究结果表明:可以采用多孔介质代替挡风墙几何进行挡风墙风场研究,能够显著提升研究效率;多孔介质的黏性阻力系数在挡风墙风场研究中可以忽略,多孔介质的惯性阻力系数与挡风墙的透风率呈幂函数关系;风区铁路沿线透风式挡风墙高度为3.5 m,透风率在24.4%~28.7%区间时,对一线、二线列车的防风效果最好。

基于CFD-DPM方法的多孔板挡沙范围分析

多孔挡沙板的有效挡沙范围是确定其安装位置的基础。为明确多孔挡沙板的挡沙范围,采用CFD-DPM数值模拟方法,对18种不同孔径、孔距、孔形状及孔排列方式的多孔挡沙板进行了风沙绕流试验,对沙粒流迹、涡流结构及流速分布状况进行了分析,进而明确了多孔挡沙板的挡沙范围,并探讨了影响挡沙范围的主要因素。研究表明:1)挡沙板的透风率过高时,其流场以层流为主导,对沙粒的拦截效果较差。2)挡沙板的透风率过低时,其迎风侧出现沙粒积滞现象,且背风侧出现剧烈且无序的涡流,挡沙性能不佳。3)挡沙板背风侧低速区与挡沙板的垂直距离,可作为界定挡沙板有效挡沙范围的依据。4)本文给出的基于透风率的挡沙范围回归公式,其相关系数R2为0.9873,能满足治沙工程中快速确定多孔挡沙板合理安装位置的需求。

栏杆对景区人行悬索桥主梁涡振性能影响研究

为研究桥面栏杆对主梁涡振性能的影响,以国内某座宽跨比为0.0284的景区人行悬索桥为工程背景,采用CFD数值模拟方法分别对有栏杆、无栏杆主梁的涡振响应特性进行分析计算,并针对桥面栏杆的栏杆形式、不同透风率对主梁涡振特性的影响规律进行分析总结。在此基础上,从涡脱演化形式、风压系数分布揭示其对主梁涡振性能的影响机理。研究结果表明,设置栏杆后,主梁的最大涡振幅值达到无栏杆主梁的2.2倍;增大栏杆弧度会引起主梁涡振幅值增大,但增大栏杆透风率可以有效降低主梁涡振幅值;相较于无栏杆,有栏杆主梁上表面形成的漩涡尺度更大、数量更多,平均风压系数和脉动风压系数曲线均出现较大波动,这种较大波动在一定程度上说明了设置栏杆后主梁涡振幅值增大的原因。

风屏障对桥梁及车桥系统气动特性影响的数值研究

利用数值模拟方法探究风屏障参数对流线型桥梁气动特性的影响;分析风屏障对不同桥型气动特性的影响并进行横向对比;讨论风屏障的透风率对车桥系统的气动特性以及流场的影响,通过分析车桥的三分力系数、压力云图、速度流线图、车桥表面风压分布以及风剖面等特征,揭示风屏障对车桥系统气动特性的影响机理。研究结果表明:风屏障能降低主梁上方的流速,从而减小列车的阻力和力矩,但同时也增加了桥的阻力,因此,安装风屏障可提高列车的行驶安全性但不利于桥梁抗风;针对流线型主梁断面,当风屏障高度为3 m且透风率为30%时为最优组合,此时车桥系统的阻力系数可达到最小值1.33;风屏障对不同桥型的遮蔽效应不同,相同的风屏障遮蔽效应对流线型主梁断面的影响远大于对钝体主梁断面的影响。

附属构件及桥面粗糙度对近流线型宽体箱梁气动静力系数的影响

针对高宽比为1/12的近流线型宽体箱梁进行了一系列参数化的三分力测力试验,研究了栏杆透风率、检修车轨道位置、桥面粗糙度对三分力系数的影响。运用CFD工程软件Fluent 15.0模拟二维风场,对三分力系数变化的可能机理进行讨论。结果表明,对于近流线型宽体箱梁:(1)随迎角由负到正加大,C_D先降后升,C_L与Cm总体趋于升高,但均不关于零迎角对称或反对称;(2)栏杆透风率的减小一方面加大了断面挡风面积,使尾流变宽,C_D升高;另一方面扩大了断面上方负压区范围(正迎角工况),提高了上表面压力系数(负迎角工况),使正、负迎角下的升力均增加,即C_L绝对值升高;(3)正迎角来流时,检修车轨道的内移使断面下方的负压区缩小、压力系数减小、尾流变窄,则C_D、C_L均降低;但负迎角来流时,其位置的移动未对分离区造成明显影响,则C_D与C_L均未出现显著波动;(4)正迎角来流时,桥面粗糙度的提高减小了上表面的分离角,使负压区缩小、尾流变窄,则C_D降低;且负压区的缩小使得朝上的升力减小,即C_L降低。负迎角来流时,粗糙度的提高使上表面的阻力与压力系数均增加,则C_D升高、C_L的绝对值升高;(5)栏杆透风率、检修车轨道位置及桥面粗糙度对Cm的影响可以忽略不计。

风障对桥上高速列车气动特性影响的风洞试验

为考虑侧风作用下风障对桥上高速列车气动特性的影响,以高速列车与双线简支箱梁桥为原型,自主研制了缩尺比为1:20的风障-车-桥模型风洞试验模型装置。测试高速列车的头车、中车及尾车各自的气动力。分析风速、列车位于桥梁的横向位置、不同风障高度与透风率、风偏角对高速列车气动系数的影响,最后以静力轮重减载率作为风障防风效果评价指标,给出风障气动选型参数建议值。研究结果表明:雷诺数对车-桥系统的气动性能影响有限;桥梁上设置风障可明显减小列车所受气动力;列车位于迎风侧线路时运行时所受气动荷载较大;随着风障高度的增大,列车气动力系数减小;当风障增加到某一高度后列车气动系数基本不再随风障高度变化,但随着透风率增大而增大;当风偏角小于等于20°时,高度为4 m,透风率为0%风障的挡风效果较好,而当风偏角大于20°时,高度为4 m,透风率为30%风障的挡风效果较优。研究结论可为实际工程中风障气动选型提供参考。

大跨径悬索桥施工猫道气动力系数数值分析

为了探讨用数值方法研究大跨径悬索桥猫道的气动力系数,并且考虑雷诺数效应的影响,以某大跨径悬索桥为背景,分别利用计算流体力学软件Fluent中的标准k-ε模型、RNG k-ε模型和SST模型,且采用一定的猫道透风率进行二维数值模拟,对猫道的气动力系数在不同风速、不同攻角和不同雷诺数情况下进行CFD识别,并与相应风洞试验的结果进行对比分析.结果表明:雷诺数的变化对阻力系数影响较小,但对升力系数影响较大,因此在进行猫道的数值模拟时,选择合适的雷诺数很有必要;SST湍流模型是猫道断面CFD识别中较合理的模型;模拟的猫道透风率是可行的.

风屏障对流线型箱梁涡振性能影响机理试验研究

为研究风屏障透风率对主梁涡振性能的影响,依托某主跨808 m大跨度钢箱梁悬索桥,通过风洞测振、测压试验得到模型风致振动响应和表面各测点压力时程数据.测试原桥断面在加设风屏障后±5°攻角范围内的涡振性能,对比分析原桥断面和3种不同透风率风屏障以及安装水平分流板5种工况下主梁涡振响应和桥面各测点脉动压力系数均值、根方差;同时分析局部气动力与总体气动力的相关性和贡献作用.研究结果表明,原断面在+5°攻角下发生了多区间竖弯涡激振动,且涡振振幅远超规范允许值.安装不同透风率的风屏障后对主梁的涡激共振产生了有利的影响,消除了主梁原断面在低风速区间的涡振,最大振幅也有一定的减小.根据测得的压力数据分析,带风屏障主梁上表面中后部压力脉动减弱及局部气动力与总体气动力贡献系数减小使得主梁振幅有了小幅减小;在主梁风嘴处添加水平分流板后,局部气动力与总体气动力的相关性被完全破坏,压力脉动减弱,从而有效地抑制了主梁在该情况下的涡振.

抑涡格栅对宽幅分离式双箱梁涡振性能的影响研究

为研究抑涡格栅对分离式双箱梁涡振性能的抑制效果及格栅设计参数对其抑振效果的影响,以某大跨分离式双箱梁悬索桥为背景进行节段模型风洞试验,研究格栅透风率、格栅条宽度、格栅布置方式及设置位置对加劲梁涡振性能的影响,并采用计算流体力学(CFD)方法分析断面流场特性,揭示加劲梁产生涡振的原因及格栅的抑振机理。结果表明:设置格栅能有效抑制分离式双箱梁的涡振;分离式双箱梁的涡振振幅随格栅透风率的增加先增大后减小,33%~67%为最优透风率区间;格栅的抑振效果随格栅条宽度的增大而增强;格栅均匀布置比非均匀布置时抑振效果更好;在分离式双箱梁中央开槽上表面设置格栅比在下表面设置格栅抑振效果更优;产生涡振的气动力来源于下游侧箱梁处简谐变化的升力,设置格栅后上游侧箱梁产生的尾流旋涡会被格栅打碎,从而消除下游侧简谐变化的升力。

叶片式导风屏障挡风性能优化研究

本文以某钢桁梁斜拉桥为原型,采用数值模拟方法研究一种叶片式导风屏障对横风环境下列车周围流场、列车气动性能、桥梁气动性能的影响。结果表明:(1)叶片式导风屏障改变了桥梁内部的风场环境,减小了列车周围风速,风速最少减小20%;(2)高度为3 m时,列车周围的风速最低,列车三分力系数最优;(3)透风率为20%~25%时,列车周围风场受回流影响小,列车三分力系数中仅升力系数增大;(4)导风角为20°时,列车、桥梁三分力系数最小,且叶片式导风屏障自身承受的风荷载最小。综合考虑行车安全和建造成本,叶片式导风屏障的最佳高度为3 m,最佳透风率为20%~25%,最佳导风角为20°。

兰新高铁桥梁挡风屏对正馈线气动特性的影响

兰新高铁沿线受地理环境限制采用较多桥梁结构,为研究分析大风区段桥梁挡风屏对接触网正馈线气动特性的影响,基于计算流体动力学中的有限体积法及Transition SST湍流模型,建立桥梁挡风屏及正馈线计算模型;针对不同的挡风屏高度、挡风屏透风率及风速,分析接触网正馈线的气动特性差异及规律.研究结果表明:桥梁挡风屏的存在对接触网正馈线有明显的增速效应,随着挡风屏高度的增加,接触网正馈线气动升力、阻力系数均呈现先增大后减小的趋势,并在挡风屏高度4 m时达到最大值;挡风屏设置透风结构后,来流更多地通过透风结构而减小了对接触网正馈线气动特性的影响,透风率越大对正馈线气动特性的影响越小,综合考虑认为40%的挡风屏透风率在不同风速下具有很好地降低正馈线气动特性的效果.研究结果可为大风区段新建线路提供理论依据和参考.

侧风下风障对滑雪跳台比赛风环境的影响研究

滑雪跳台与桥梁结构类似,风障也可以为跳台滑雪运动创造一个低速的比赛风环境。采用数值模拟的方法,研究了风障透风率对滑雪跳台挡风效果的影响,系统分析了涡旋结构、无量纲风速、风环境影响系数和湍流度随风障透风率的变化特性。结果表明:侧风作用下,风障的存在明显改变了滑雪道上空的风场结构,但同时在运动员跳跃高度处会产生较大的竖向风速分量,显著干扰比赛的公正性;滑雪道上空的风环境影响系数随风障透风率的增加呈减小后增大的趋势,其中透风率为10%~20%时风障挡风效果最优,其挡风效率高达79%~97%,同时也可以有效降低运动员跳跃高度处的竖向风速分量,但风场的湍流度会明显增大;考虑滑雪跳台主体结构对风荷载的作用较不敏感,应优选设置10%~20%透风率的风障。

带高防抛网边主梁斜拉桥气动性能试验研究

为研究带高防抛网边主梁斜拉桥的气动稳定性能,以某跨铁路站场边主梁斜拉桥为工程背景,通过节段模型及气弹模型风洞试验综合研究了带高防抛网边主梁斜拉桥的气动稳定性能,并确定了其合理的气动优化措施。利用1∶50比例节段模型风洞试验,测试了各个攻角下主梁的风振响应;在低紊流度流场条件下,通过改变防抛网透风率,对主梁的涡振性能进行优化。设计并制作1∶100比例气弹模型,在不同地表风场类型中进行了风洞试验测试,研究了不同攻角及偏角下全桥气弹模型的涡振性能。风洞试验结果表明:均匀流场中,设置60%透风率的防抛网的节段模型与气弹模型,在最不利3°攻角下,仍发生超过规范限值的竖向涡振。节段模型试验中,在5%紊流风场条件下,主梁断面设置60%透风率的防抛网可以有效抑制涡振,且考虑三维效应的全桥气弹模型与节段模型试验结果相同,无涡振现象发生。

基于街区通风的空间指标量化研究

通过对街区空间形态与通风过程的关系分析,从迎风开口、迎风角度、建筑布局疏密和建筑高度变化等方面分别引入透风率、迎风面积比、孔隙率、褶皱率的空间形态量化指标,以引导街区空间形态形成良好通风环境。

跨海公铁大桥公路桥侧风作用下多孔风屏障数值模拟分析

随着强风区域修建桥梁增多,侧风作用下多孔风屏障防风性能越来越受关注。平潭海峡季风对公铁两用大桥形成侧风将对行车安全产生较大影响,该文基于桥面风场现场实测结果,对桥面多孔风屏障进行等效透风率的简化,并进行数值模拟,对比验证数值模拟的准确性;分别讨论不同开孔形式风屏障对桥面风场的影响,并对不同车道、不同风攻角对桥面风场的影响进行分析。结果表明,用等效透风率模拟多孔风屏障是可行的方法,三孔风屏障模拟与实测较吻合,一车道行车较不利,当风攻角为-3°时行车最不利。该项研究对平潭海峡公铁大桥斜拉桥主塔处局部横风对车辆行驶安全影响的整治方案深化设计提供有效设计依据。

大跨度人行悬索桥颤振控制措施研究

为了解不同气动措施对人行悬索桥颤振稳定性的影响,以某460 m主跨人行悬索桥为例,通过节段模型风洞试验研究了稳定板、改变护栏透风率、增大主梁透风率等气动措施对颤振稳定性的影响。结果表明:1)增大主梁透风率能提高颤振稳定性能;2)封闭人行道护栏能起到类似上稳定板的作用,在模型背风侧添加稳定板能更好地抑制此攻角颤振发生,合理增大稳定板高度可使不同攻角颤振稳定性趋于均衡;3)相同类型抑振机理的措施对颤振稳定性的影响不可叠加;4)同时布置上下中央稳定板时,在迎风侧分段布置中央稳定板,此攻角的颤振稳定性优于通长布置稳定板,但在背风侧分段布置稳定板时,颤振稳定性可能会降低,而通长布置对任一攻角颤振性能都有所提高;5)通长布置下稳定板与封闭护栏的组合措施优于单独使用任一措施,可同时提高正负攻角的颤振性能。

非织造产业中塑胶网带的用途

介绍了塑胶网带的用途和网带的种类 (玻璃纤维网带、金属网带和塑胶网带 )及其优缺点 ,并对网带的透风率。