本文以高速列车为研究对象,在强风环境中对挡风墙的防护效果进行了数值模拟分析。提出了改变挡风墙疏透度的办法,模拟和分析了不同疏透度的挡风墙防护下的列车气动力性能。本文的主要结论如下:
(1)列车的气动力性能沿车身方向较为平稳,但是在车头部位变化较大。因此,进一步提高列车运行速度时,应更加注重车头的气动性能研究。列车的压力沿车身方向变化平稳说明了文中对列车简化为3 大节(头车、中间车、尾车)的合理性。
(2)对比无挡风墙时列车的气动性能和有挡风墙时列车的气动性能,发现挡风墙对列车的防护效果很好。列车的气动力矩在有挡风墙以后可以降低到原来的八分之一以下。大大增加了列车运行的安全性。
(3)分析了列车的气动力性能随挡风墙疏透度的变化规律。当车速和风速一定的时候,随着挡风墙疏透度的不断增加。列车的气动力矩逐渐增加。列车运行危险性增大。但当疏透度增大到一定值的时候,列车的气动力矩开始降低,列车运行危险性降低。当疏透度达到一个最佳值得时候,列车的气动力矩最低,此时的列车运行最安全。而后,随着挡风墙疏透度进一步增大,列车的气动力矩随着挡风墙疏透度的逐渐增加单调增大。结果表明:挡风墙疏透度存在一个最佳值,使得此时的列车运行安全性最好。这时的挡风墙不仅对列车防护效果最好,而且节省了耗材。
本文通过用有限元软件进行的模拟计算,证明了防护效果最好的挡风墙不是实心挡风墙,而是10%疏透度的挡风墙。但本文的研究只是数值模拟的结果。数值模拟有其成本低,见效快的优点。但任何一项科研研究都需要实践的检验。在今后的工作,还需要理论联系实际,以数值模拟为辅,实车实验为主,把这项工作在现实中开展。争取早日在我国修建出防风效果最好又能节约大量材料的挡风墙。