日本列车横风和强风对策研究

随着我国列车提速和高速客运专线的发展,列车的空气动力学问题变得越来越突出和重要.对该问题进行研究时,借鉴铁路发达国家的研究成果是有意义的.日本的铁路发展较早,现代化程度较高,同时因地域关系,台风和龙卷风发生频繁,由此引发的列车事故严重,相关的研究也深入.本文分别介绍了日本列车横风灾害和横风导致列车倾覆机理及计算模型的研究、列车空气动力学专用大型风洞研究、不同外形列车与铁路构造物(桥梁、路堤等)组合的风洞试验研究成果和足尺模型在自然风环境下的测试结果、列车倾覆临界风速研究和保障列车安全运行的管制制度和设置防风栅研究等,为我国高速列车的空气动力学研究提供参考.     

轴向流对斜拉索气动稳定性影响的试验研究

在特定的风雨条件下,斜拉桥的斜拉索会发生激烈的风雨振现象,这种振动会造成索-梁和索-塔锚固区结构的疲劳损伤等一系列问题。因此,研究并明确斜拉索风雨振的机理,从而找到这种振动的控制方法,已经成为紧迫的研究课题。通过风洞试验测量了倾斜索模型的轴向流强度和脉动升力的大小,分析了轴向流对卡门涡脱落的影响及对低频率成分涡的形成的影响,指出轴向流能抑制卡门涡的脱落,并促进低频率成分的涡的产生,索在这两方面因素的作用下容易发生发散振动。     

二维细长柱体气动力特性试验研究

为了研究包括圆柱体和正多边形的二维细长柱体的气动力特性,对具有5种不同表面粗糙度的圆柱体和4种正多边形(12、16、20、24)柱体进行了风洞模型测力试验。对于圆柱体,分析了雷诺数和表面粗糙度对其气动力特性影响规律;对于正多边形柱体,分析了雷诺数、风攻角以及正多边形边数对其气动力特性影响规律。结果表明:圆柱体表面粗糙度对气动力特性具有明显影响,随着粗糙度增大,阻力系数减小,雷诺数效应减弱;在特定风攻角下,各正多边形柱体气动力系数随雷诺数均变化不大;在试验雷诺数范围内,正多边形柱体的气动力系数随风攻角变化不大;就整体趋势而言,正多边形柱体随着边数增加平均阻力系数减小,平均升力系数增加。     

降雨对基本构件气动特性影响的初步研究

大风经常与降雨相伴而发生，破坏力巨大的台风，往往也带着大量的降雨。降雨对结构的影响可以分为两个方面。首先，大雨滴在风的驱动下击打在结构物表面上，可视为造成荷载；小雨滴自重小，在风的吹动下弥漫在物体中，可视为空气密度的增大。另一方面，降雨使结构表面附着一层水膜，它可能改变结构或构件的空气动力特性。利用降雨研究成果，从降雨引起空气密度的改变、雨滴对结构的冲击作用、降雨引起的结构表面状态变化等方面对降雨的作用进行了分析，发现如果将雨滴的质量平均到空气中，引起空气密度的变化很小；同时，雨滴对结构水平方向和竖直方向的冲击力也很小，基本可以忽略不计；指出分析降雨对结构的影响，应重点分析降雨引起的结构表面状态的变化，以及由此而导致的结构气动特性的变化。