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以下是一篇关于挡风墙的疏透度对列车运行安全的影响研究的毕业论文开题报告，欢迎浏览！
摘 要：随着列车速度的不断提高，列车与空气之间的相互作用变得更加强烈。强侧风对高速列车所产生的强大的气动力将影响列车的安全运行，对于高速列车在强风用作下的气动力特性的研究变得越来越重要。本文借助大型流体计算软件FLUENT，对侧风作用下高速列车的气动特性和外部流场进行了数值分析研究。通过对模拟计算结果的理论分析，本文阐述了列车表面压力在风场中分布的原理，得到了强风作用时，侧向力、侧倾力矩、侧偏力矩等重要参数的变化规律。而且在来风一侧增建挡风墙，并得到各种疏透度挡风墙防护下的列车气动力性能，以及列车重要参数随挡风墙疏透度的变化规律。并通过优化分析提出了对列车防护效果最好的挡风墙方案。本文对高速列车防风安全工程提供了新的思路，为挡风墙的优化设计提供了理论依据，具有较大的应用价值。
关键词：高速列车；安全性；侧风；数值模拟；侧倾力矩；挡风墙；疏透度
近年来,因侧向风导致的行车安全事故在世界各国时有发生,给人民生命财产造成严重威胁。仅在中国的新疆地区就曾经发生过大风吹翻列车13 次,总计翻车79 辆的风环境事故。在大风段铁路迎风侧修建挡风墙对列车安全运行有很好的防护效果。本文中借助计算流体软件FLUENT 作为研究工具，针对不同疏透度的挡风墙结构，对侧风环境中高速列车在有挡风墙保护下的空气动力特性进行研究。希望能通过对问题进行的模拟研究，为高速列车处于特殊环境下安全运行提供依据，为改造高速列车的挡风墙积累数据，并为相关科研问题的试验研究指引方向。
1 物理模型及计算方法
1.1 列车动力学模型
一列完整的列车由机车和许多节车辆组成，长度较长。本文将采用三节车的模型进行模拟，即整个列车模型由一节头车、一节中间车和一节尾车组成。头车和尾车具有一样的外形，本文列车模型由头车(25m)+中间车(25m)+尾车 (25m)组成，列车长、宽、高分别为75m、3.2m、3.2m。为了分析出高速列车中容易发生危险的部位，我们有针对的把头车、中间车、尾车每大节都分成5 小节。每小节5m。共15 小节。进行细致化的分析可以得到细致化的结果。由于离车头一定距离以后，列车中部的流场结构基本保持稳定，所以，缩短成三节的列车模型和完整列车模型相比，其流场的基本特征变化不大。这是目前国内外处理高速列车问题的常用简化手段。
为了研究挡风墙对高速铁路的防风效果，采用了使用最为广泛的2.5m 高度，1m 宽度的L 型板式挡风墙，挡风墙在来风一侧，挡风墙距离两轨中心为3.5m。沿轨道方向挡风墙形状、高度和位置均一致。
再把挡风墙每隔5m 留出来一个缝隙。通过改变缝隙的大小来控制挡风墙的疏透度。通过模拟计算找到最佳的疏透度，使列车运行最安全。
1.2 计算区域
本论文所选取的计算区域为：列车前部距计算区域长度达到125m，列车尾部距计算区域长度达到250m。区域总长450m（z 方向）。列车上部距计算区域高度达到30m，路堤高度为2m,列车底部与路堤之间狭缝为0.2m。区域总高度35.4m（y 方向）。列车两侧计算区域宽度都为30m。区域宽度为63.2m（x 方向）。此时，列车和周围流场基本达到充分发展，计算区域更大时，计算结果改变很小。
1.3 计算网格
网格的划分既要考虑到模拟计算收敛的时间、计算机计算能力的限制，又要充分考虑高速列车在挡风墙保护下强风环境中外流场特性模拟的准确性，根据高速列车在强风作用下外流场的特点，列车与挡风墙之间的空气流场变化最为剧烈，这个区域和列车周围的区域和挡风墙周围区域是本次模拟研究主要关注的区域，因此这三个区域的网格要求最为严格。离列车稍远的区域，列车运动对这个区域空气流场的影响趋于平稳，因此网格的尺寸可以适当的放大。根据离列车越远流场就越平稳的原则，网格的尺寸应该随与列车距离的增大而逐渐增大。这种由密逐渐变疏的计算区域网格可以使得模拟计算在列车附近真实反映空气动力特性，又严格的控制了网格的数量，从而减少了对计算机资源的占用，缩短了计算时间，提高了计算效率。
根据以上原则，对列车与挡风墙周围流场区域，单元线长度为0.25m，从靠近列车侧向外侧发散区域的单元线长度从0.25m 扩大至1m，直至模型最外侧，单元线长度扩大至4m。整个计算区域的网格数约100 万。
1.4 数学模型
高速列车和外流场中流体简化为黏性、不可压缩、定常、绝热流体，对应的时均方程组包括：连续性方程、动量方程、k 方程、e 方程，这6 个方程和一系列壁面函数就构成了本次模拟计算完整的数学模型。
1.5 边界条件
模拟计算中，设定列车是静止不动的，入口风速采用合成风。合成风是列车速度与风速矢量的叠加。由于在不同风向角下，相同车速和风速的合成速度并不相同，即车辆受到的气动力不仅与列车运行速度、环境风速度有关，还与环境风的风向角有关。侧风与火车运行方向之间的风向角α
