影响草原牧区公路风吹雪雪害的因素分析

为了防治草原公路风吹雪危害,本课题组调查了全国大部分草原牧区公路的雪害状况,通过数量化及风速流场分析,得到如下结论：（1）在草原牧区障碍物距路较近的零路堤、全路堑、迎风半路堑、背风半路堑极易形成公路风吹雪雪害;（2）路旁有障碍物的零路堤的积雪部位主要在障碍物的迎风侧和背风侧,如果离路太近极易造成公路路面积雪;（3）全路堑的积雪部位主要位于背风坡的坡脚和迎风坡的坡脚,且无论路堑走向与风向的夹角如何,都会造成路面积雪,只是积雪量、积雪部位和积雪形态不同;（4）迎风半路堑的积雪主要位于迎风坡的坡脚位置,其严重程度与迎风坡坡度,边坡坡脚距路的远近有关;（5）背风半路堑的积雪主要位于背风坡的坡脚位置,积雪形态以高大的雪檐为主,且坡脚距路越近路面积雪就越严重。     

多线铁路桥双车交会的风-车-桥耦合振动研究

为研究风荷载下多线铁路桥双车交会的动力响应,以某六线双层铁路斜拉桥为背景,采用桥梁结构分析软件BANSYS建立有限元模型,对不同双车交会组合进行风-车-桥系统耦合振动分析,计算各工况下车辆和桥梁的动力响应,并研究双车交会横桥向间距、车桥相对位置和风速对车辆和桥梁动力响应的影响。结果表明:双车交会过程中,迎风侧车辆的加速度变化不明显,背风侧车辆的加速度明显变大;双车横桥向间距对背风侧车辆的横向加速度有不同程度的影响,竖向加速度有明显突变;横桥向间距对桥梁的横向位移略有影响,对竖向位移几乎无影响;双车横桥向间距相同时,靠近来流方向车道交会时车辆加速度比远离来流方向车道交会时大;迎风侧车辆的加速度随风速增大而增大;桥梁跨中横向位移随风速增大而变大,竖向位移和扭转角受风速的影响较小。     

桥墩附近桥面局部风环境数值研究

桥墩的存在改变了主梁的空气绕流特征,容易使桥面形成局部风场,可能导致桥上运行车辆气动力的突然变化而直接威胁行车安全。然而,目前对于桥墩影响下桥面的局部风环境少有研究。为探明桥墩影响下桥面的局部风场特性,本研究以数值模拟方为基础开展了研究。以某跨海大桥桥墩—主梁侧风绕流为对象,采用CFD数值分析方法建立模型,探究桥墩附近桥面不同行车道上局部风环境特征,通过有无风屏障的模拟分析风屏障对桥面风环境突变效应的影响,考察了桥墩影响下桥面局部风场沿桥轴向的变化。通过与风洞试验结果进行对比,验证了所采用数值模型及计算方法的准确性。通过不同风速条件确定了雷诺数对有无风屏障下桥面风场的影响,以桥墩-主梁绕流的流线明确了局部风场特征,采用风速变化率量化桥墩影响下桥面风环境的突变效应。分析表明:对于所采用的桥墩-主梁对象与风屏障,桥面风环境对雷诺数不敏感;桥墩的出现导致了桥面出现大的漩涡与分离流动从而形成了桥面局部风场,使得车辆高度范围内迎风侧车道风速总体大于背风侧车道;桥墩沿桥轴向对桥面局部风场的影响随车道与高度的不同而存在差异,背风侧车道受影响高度大于迎风侧车道;风屏障弱化了风速在桥墩附近的突变效应,有利于桥面行车安全。     

典型植物对汽车排放因子CO分布特征的影响研究

为降低汽车排放因子CO对人类生存环境的影响,研制汽车排放污染物CO因子试验系统,测试分析夏季植物生长对环境中汽车排放因子CO浓度分布的影响。研究结果表明,在环境温度为25℃,6m·s-1的入口风速下,树高为2.4m,树冠直径为1.4m的樟树,背风侧CO的最大浓度值相对于无树木环境的浓度值增高16.1%,迎风侧CO的最大浓度值相对于无树木环境的浓度值增高4.1%,树木对汽车排放污染物CO因子扩散有阻滞作用;结合植物对汽车排放污染物的净化效能,来实现大气的植物修复是可行的。     

新疆公路风吹雪成因及类型分析

风雪流对公路的危害程度,主要取决于风向、风速、雪源和路基断面的型式及规格。这是因为道路走向与风向的夹角及路基断面型式规格决定着流场结构,而流场结构与雪粒堆积部位、形态和数量密切相关。风雪流研究是集地理学、气象学、流体力学、冰雪学、灾害学等为一体的综合理论和应用研究。风雪流成因及类型分析研究是风雪流学科发展到一定阶段的产物,其理论基础是地域分异规律学说,它既要全面反映风雪灾害的自然环境、地域分异、社会背景及其自身变化的规律,又要为拟订改造自然规划和制定防灾、减灾对策与技术措施提供科学依据,而且也是服务于国民经济建设的一项基础研究工作。     

不确定气动干扰效应影响下并列大跨度桥梁颤振导数识别方法

将处于自然风中一前一后并列布置的大跨度桥梁相互之间可能存在的不确定相互气动干扰处理成随机气动干扰,并归入到紊流风随机激励中,采用基于模态参数识别的随机子空间识别方法,开发了桥梁断面颤振导数识别的专用程序,并以具有理论解的Theodorsen平板为例,通过系统响应数值仿真和颤振导数识别,验证了该方法的可靠性。针对实际大跨度桥梁,设计了并列节段模型试验悬挂系统,开展了紊流风和随机气动干扰效应下的并列大跨度桥梁节段模型风洞试验,将迎风、背风侧桥梁断面的颤振导数结果与均匀流、紊流风中单个桥梁断面颤振导数值进行了对比。结果表明:背风侧桥梁对迎风侧桥梁的颤振导数影响很小,而迎风侧桥梁对背风侧桥梁的颤振导数有较大影响;该研究方法为存在这种随机气动干扰的并列大跨度桥梁颤振导数识别提供了一个较为合理的途径。     

牧区道路路基合理断面形式的研究

牧区道路是一种比较特殊的道路形式,易受雪害和沙害的影响。利用有限元的方法分析了风速场在遇到路堤、路堑、半填半挖路基时的变化情况,模拟风雪流和风沙流在遇到不同路基断面形式时的速度场,从而提出合理的路基断面形式。     

大跨悬索桥颤振主动控制面理论研究

为改善大跨度跨海连岛工程中悬索桥在设计风速下的气动稳定性,针对单纯采用传统被动气动措施有时难以满足桥梁抗风需求的问题,探讨了主动控制面在悬索桥颤振控制中的应用.针对传统主动控制面理论模型中假定迎风侧、背风侧控制面只能同相或反相于主梁扭转运动的问题,将控制面扭转运动相位、振幅引入主动控制面理论计算模型中,以1座主跨3 000 m的悬索桥为例,分析了控制面扭转运动相位、振幅对其控制效果和鲁棒性的影响,并探讨了控制面的抑振机理.研究结果表明:迎风侧控制面只有在领先于加劲梁扭转运动超过180°后才会起到明显的控制效果;控制面扭转运动最优相位角不依赖于其扭转运动振幅,且有较好的鲁棒性;控制面通过主动调整控制面的扭转运动相位从而改变作用在其上的自激升力方向,产生反向于加劲梁上自激升力矩的力偶,最终起到颤振控制的效果.     

路堤式路堑风沙过程数值模拟

为了减轻风积沙对公路的危害，以黄瓜梁至茫崖高速公路风沙路段为工程背景，借助计算流体力学软件(CFD),对路堤式路堑风沙过程进行了数值模拟。结果表明：随着风速的增大，设置护栏的路堤式路堑内部沉沙区的面积呈明显递减趋势，且沉沙区逐渐向下风向移动；与设置护栏时相比，未设置护栏时路堑内部风速衰减幅度明显偏小，对应地沉沙区的面积也偏小；设置护栏时路堑内部的风速近似呈Ω形分布，而未设置护栏时近似呈W形分布；路堑内部的积沙量与风速呈负相关，但同一来流风速下，设置护栏时积沙量较未设置护栏时明显偏大；风积沙具有累积特性，采用风沙两相流模型能够更为准确地预测路堑内部长期积沙状况；提高路堤式路堑中路堤高度，能够减小路面风速衰减幅度，进而减轻路基沙害，在条件允许时可考虑该方案。     

车身简化模型中A-立柱和后视镜风噪的试验研究

为研究车身A柱和后视镜的风噪,建立汽车简化模型。基于气动声学风洞试验,设计了外形配置不同的5种模型。以A计权声压级和语音清晰度为评价指标,对侧窗外表面、远场和车内风噪展开对比分析。结果表明:A柱涡区域内高频风噪衰减较快;方形A柱对后视镜风噪具有明显掩蔽作用;后视镜风噪中存在压力级峰值,对应特征频率随风速升高而增加;随风速升高,各模型车窗、远场和车内风噪均明显增加;偏航时,车窗风噪在全频段内表现出迎风侧降低、背风侧升高的趋势,远场风噪与车内风噪在不同频段展现相同趋势。     

侧风中前窗角度对汽车稳定性影响的数值模拟

侧风下汽车外流场中不同前车窗倾角下的气流流动分离规律,对汽车侧风中的稳定性有重要意义。该文建立了前车窗角度分别为20°、25°、30°、35°和40°的车身模型,使用CFD仿真软件--Star-ccm+进行数值计算,模拟了侧风为8 m/s,行驶速度为20 m/s时的车身外流场。结果表明:侧风中前车窗角度变化对汽车侧向力系数影响最大;前车窗角度为35°时,汽车的行驶稳定性最好,且随着前车窗角度的增大,车身底部气流在车尾的分离推迟,尾涡数量减少。对35°车身模型的剪切应力分析指出:对侧风背风侧A柱区及侧风迎风侧C柱区优化分析是进一步提高汽车侧风气动性能的研究方向。     

季节性寒区隧道施工期围岩温度影响深度研究

季节性寒区隧道在冬季通常气候条件恶劣,常面临冻害问题,进而对隧道的施工和运营的安全造成威胁。通过数值模拟探究了某季节性寒区隧道冬季施工期温度分布规律及围岩温度影响深度的影响因素。研究结果表明:隧道已施作二次衬砌区段和未施作二次衬砌区段的围岩温度影响深度分别为9m、10m,未施作二次衬砌区段围岩对温度变化较敏感。对于已施作二次衬砌区段,温度影响深度大致相同,并且随开挖长度增加而减小,随进口风速的增大而增大,随围岩与外界温差增大而增大。对于没有施作二次衬砌区段,围岩的温度影响深度随隧道开挖长度增加减小,随围岩与洞外温差增大而增大,但不受进口风速影响。     

错列双钝体断面气动绕流干扰效应的数值模拟

为研究既有桥梁对近桥位复线桥的气动干扰,选取不同梁高典型断面,采用增强壁面处理(EWT)的数值模拟方法,对比研究了主梁断面高度、来流风攻角及风向等因素对错列双钝体断面间的气动特性影响,并对其流场结构进行了分析.研究结果表明:受既有桥梁影响,复线桥主梁断面在位于迎风向和背风向时,三分力系数与单幅断面差异显著.对于不同梁高情况,复线桥监测断面位于背风向时,迎风侧腹板负压区随遮挡面积的增大而增大,扭转效应更为明显,升力方向随梁高变化发生改变;对于不同来流攻角情况,背风向监测断面在负攻角下所受阻力较对应正攻角略大,攻角增大引起了断面间大涡的破裂.断面形状、高度、遮挡面积及来流攻角均在不同程度上引起绕流特性的改变.     

钢桁梁桥上列车双车交会气动特性风洞试验

为探究横风作用下钢桁梁桥上列车双车交会过程中气动力系数的突变机理,以某一大跨度公铁两用钢桁梁桥为背景,首先根据XNJD-3风洞实验室的尺寸设计了一套移动车辆模型试验系统;然后根据风洞阻塞比的要求设计了几何缩尺比为1∶30的桥梁和车辆试验模型;最后测试了横风作用下桥上列车交会过程中移动车辆模型的气动力。为尽可能地降低试验系统对运动车辆气动力的干扰,对原始时程数据进行了低通滤波处理,并分析了车速、风速、合成风向角、车辆所在轨道位置等因素对车辆气动力系数的影响。试验结果表明：双车交会时,背风侧运动车辆的气动力系数具有明显的突变趋势,迎风侧运动车辆的气动力系数变化较为平稳;列车交会时突变区域主要受运动车辆引起的列车风速的影响,且随车速的增加而增大,横风风速对突变区域影响较小;交会过程中背风侧车辆升力系数和侧向力系数的突变量随合成风向角的增大呈增大趋势,力矩系数突变量对合成风向角的变化不敏感;横桥向列车所处轨道位置影响其气动力系数。试验结果可为研究横风作用下高速列车-桥上交会过程的行车安全提供数据支持。     

风吹雪对公路路基边坡稳定性的影响及处治对策

为适应风雪地区公路工程项目建设的需要,结合风吹雪的特点,利用有限元法分析了风吹雪对路基边坡稳定性的影响,重点分析了风吹雪通过不同坡率的路堤边坡及路堑边坡时的风速变化情况,提出了路基及路堑边坡合理的边坡坡率.在此基础上结合实际工程,对风吹雪地区公路路基边坡应采取的工程处治措施及设计要点进行了分析总结.     

某SUV车内气动噪声特性风洞试验研究EI北大核心CSCD

为研究乘用车内部气动噪声的空间分布规律、频率特性和车内噪声水平的影响因素,以便进行改进设计,对某款SUV在吉林大学汽车风洞内进行了噪声测试试验。结果表明,车内气动噪声主要由泄漏噪声与外形噪声组成,空间上车内噪声左右对称分布,但发现了前排泄漏噪声高于后排、而后排外形噪声高于前排这一典型现象。车内噪声水平随风速增加呈线性递增,且随着偏航角度增加,处于背风侧的位置,由于气流分离变甚,噪声明显恶化,而迎风侧的噪声变化很小。根据试验结果提出对A柱附近的衬条进行局部补强,采用泡棉封堵后视镜与车身连接处线束穿孔,采用喇叭口造型和减薄镜柄的新造型后视镜,以及在顶棚和四门钣金件加贴阻尼片等一系列车内噪声改进方案,有效降低了车内气动噪声。     

大跨悬索桥桥面风致行车安全评价与对策

在较大的侧风作用下汽车行驶在桥面时易发生行驶偏向问题,尤其在桥塔区域,风速的剧烈变化极易导致车辆事故。本文以虎门二桥工程中的泥洲水道大跨悬索桥为背景,通过风致车辆侧偏动力响应分析和风致侧偏响应评价标准,建立了不同车速条件下代表车型的车辆侧偏安全临界风速;采用虚拟风洞针对主桥、引桥二维绕流及桥塔区桥面的三维绕流进行了模拟,提取了表征桥面风环境的风速影响系数,对设置风障前后情况的对比分析,证明了风障的有效性;通过风致侧偏安全评估给出了代表车型不同车速下的安全行车临界风速,通过风障结构措施和交通管理措施的结合,可使运营期桥面通行安全风速达到9级及以上,并建议了大桥风雨天运营安全控制标准,研究成果可为类似工程借鉴和参考。     

某SUV车内气动噪声特性风洞试验研究

为研究乘用车内部气动噪声的空间分布规律、频率特性和车内噪声水平的影响因素,以便进行改进设计,对某款SUV在吉林大学汽车风洞内进行了噪声测试试验。结果表明,车内气动噪声主要由泄漏噪声与外形噪声组成,空间上车内噪声左右对称分布,但发现了前排泄漏噪声高于后排、而后排外形噪声高于前排这一典型现象。车内噪声水平随风速增加呈线性递增,且随着偏航角度增加,处于背风侧的位置,由于气流分离变甚,噪声明显恶化,而迎风侧的噪声变化很小。根据试验结果提出对A柱附近的衬条进行局部补强,采用泡棉封堵后视镜与车身连接处线束穿孔,采用喇叭口造型和减薄镜柄的新造型后视镜,以及在顶棚和四门钣金件加贴阻尼片等一系列车内噪声改进方案,有效降低了车内气动噪声。     

基于行车安全的侧风多发区路堤风障形式研究

路堤的阻挡作用致使路堤顶面局部出现风速过大的情况,影响行车安全.为了研究适合于侧风多发区路基的合理风障形式,分别建立了不透风风障和透风式风障的有限元模型,通过计算分析得到了不同工况下的风速场.依据风速的降低程度分析了基于行车安全的风障的合理形式.研究结果表明:不透风风障和透风式风障应高于2m∶5 m高路基可以采用65％及以下空隙率风障,而对于10 m高路基可以采用75％及以下空隙率的风障;相同空隙率条件下,风障条间距的大小对风速场影响不大.     

热风循环式就地热再生沥青路面温度场

就地热再生是预防性养护,研究热风循环加热方式下就地热再生沥青路面的温度场,有助于提高施工机械的加热效率及施工过程中的质量控制。通过分析热风循环加热原理,确定路表热量来源由热风对流换热和固体间表面辐射传热两部分组成,在此基础上建立就地热再生路面温度场模型,采用有限差分法的离散方程进行计算,得到路面各层温度随加热时间、路面深度、风速、机械行驶速度的变化特点。计算结果表明:路面各层温度随加热时间的增加而升高,路面深层的温度变化呈现明显的滞后性;路表温度随环境风速的增大而降低,当风速增加时,路表温度近似呈抛物线形式降低;风速变化对路面温度的最大影响深度大致在路表以下1.0~1.5cm,为提升加热效率,建议在风速小于5 m/s的环境下施工;加热机械的行驶速度对路面各层温度影响较大,建议施工时控制加热机行驶速度低于2.5~3.0 m/min内。