项超群
- 作品数：8 被引量：52H指数：4
- 供职机构：中南大学土木工程学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金铁道部科技研究开发计划铁道部科技基金更多>>
- 相关领域：交通运输工程建筑科学机械工程更多>>
- 基于协方差本征变换与谐波合成法的随机风场模拟被引量：4
- 2013年
- 为解决谐波合成法模拟多变量随机脉动风场计算效率低下,内存易超限的问题,提出了协方差本征变换与谐波合成法相结合的风场模拟新方法。在谐波合成法和协方差本征变换的基础上,采用基于方差比的模态截断准则缩阶互谱密度矩阵,以减少矩阵的Cholesky分解次数,同时运用FFT技术来提高谐波项的合成速度,并给出了该方法的误差控制指标。通过算例表明上述方法可有效减少整个模拟过程的计算时间,采用方差比模态截断准则可保证所有节点位置的样本方差具有较高精度,模拟样本的功率谱密度、相关函数与目标值较为符合,并且具有较好的随机性。证实了所提出方法可以高效、准确地的模拟出随机脉动风场。
- 张佳文郭文华项超群
- 关键词：谐波合成法随机风场
- 风屏障对桥上高速列车气动性能影响的数值研究被引量：9
- 2014年
- 采用能真实模拟列车运动的动网格算法计算不同风屏障高度下桥上列车的气动力系数,研究列车周围流场静压分布和速度分布,并与传统静网格计算结果进行对比分析。研究表明:高速列车的侧力系数、升力系数和侧偏力矩系数均随风屏障高度的增加而减小;头车的侧力系数、升力系数、侧偏力矩系数在风屏障高4.0m时分别比没有设置风屏障时减小46%,51%和51%;风屏障使车体迎风侧正压减小50%,车顶负压减小10%;未设置风屏障时,按静网格算法计算所得的列车气动力系数和静压分布与动网格算法吻合较好,但设置风屏障后这2种算法的计算结果差异较大,用静网格算法计算无风屏障时的头车侧力系数比用动网格算法计算的小4%,而当风屏障高4.0m时小41%,可见有风屏障时用动网格算法计算列车气动性能更合理。
- 项超群郭文华陈涛张佳文
- 关键词：气动性能高速列车列车风
- 强侧风下桥上高速列车倾覆稳定性及最优风障高度的研究被引量：9
- 2014年
- 基于计算流体动力学理论,采用数值模拟的方法计算了高速列车通过双线简支箱梁桥时的气动力系数,考虑了轨道超高引起的列车风攻角、列车位于桥梁的横向位置、风障高度以及风偏角等因素的影响。根据列车运行于不同平曲线线路时的受力特点定义了列车倾覆系数,并参考有关标准设定了倾覆系数的容许值。在侧风风速为30 m/s情况下,计算了列车以不同速度通过设置有不同高度风障的桥梁时的倾覆系数,并据此选择了最优风障高度。计算结果表明:迎风侧线路上列车气动力系数比背风侧线路大,风障相对较低时升力系数随列车风攻角增大而增大;对迎风侧轮轨接触轴线和背风侧轮轨接触轴线的倾覆系数随车速和风障高度的变化规律均相反,最优风障高度由对背风侧轴线的倾覆系数决定;当列车处于迎风侧线路上时需设置的风障高度均比处于背风侧线路时高,即迎风侧线路是双线桥梁风障高度设置的控制线路;对于主导风向稳定的弯道,侧风从弯道内侧吹向列车时,最优风障高度随车速的增大而增大,从弯道外侧吹向列车时则与之相反;对于主导风向不稳定的弯道,应取侧风从外侧和内侧吹入时需设置风障的较大者。
- 项超群郭文华张佳文
- 关键词：倾覆稳定性风障气动力系数高速列车
- 双线高速铁路桥最优风障高度及作用机理的数值研究被引量：8
- 2014年
- 基于计算流体动力学理论,采用数值模拟的方法计算设置有不同高度风障的双线简支箱梁桥上高速列车的气动力,分析绕列车几何中心、迎风侧轮轨接触轴线和背风侧轮轨接触轴线的侧倾力矩,提出控制侧倾力矩和累计控制侧倾力矩的概念,并以此为依据通过不断逼近的方法得到最优的风障高度,最后对风障改善列车气动性能的机理进行研究。研究结果表明:风障的高度对列车的气动力影响较大,但根据各分力得出的最优风障高度不一致;侧倾力矩对轮轨接触轴线比几何中心大,且对风障高度也更加敏感;控制侧倾力矩当风障高度较小时为对背风侧轮轨接触轴线之矩,当风障增加到一定高度后,将转移到迎风侧轮轨接触轴线,从而对于双线桥最优风障高度并不是对背风侧或迎风侧轮轨接触轴线侧倾力矩为0 N·m的风障高度;综合考虑列车位于两线路上的气动作用,根据累计控制侧倾力矩得出气动缩尺模型的最优风障高度为95 mm,从而可知双线高速铁路简支箱梁桥上1.9 m风障效果最好。
- 项超群郭文华张佳文
- 关键词：铁路桥梁高速列车风障气动力
- 基于数据截断和变间隔插值的空间脉动风场模拟
- 2013年
- 对大跨度桥梁空间脉动风场模拟提出一种改进的谐波合成法。研究分解谱函数随频率的变化规律,确定分解谱函数矩阵不同位置元素对应的有效截止频率。对互谱矩阵的Cholesky分解仅需在插值节点频率进行,而对于其他频率点的分解谱函数则采用三次拉格朗日插值拟合,并探讨不同插值节点间隔对拟合精度的影响。根据谐波合成法中相关矩阵的特点,仅对下三角部分采用一维存储,以节省存储空间。综合考虑计算效率和拟合精度,提出变间隔插值算法。对某一大跨度斜拉桥进行空间脉动风场的模拟。研究结果表明:随着频率增大,分解谱函数矩阵非对角线元素超过峰值后迅速单调趋近于0,即当频率超过其对应的有效截止频率后,分解谱函数对风速的贡献可忽略,据此即可对计算过程进行合理截断;分解谱函数在低频部分线形变化显著,宜采用较小的插值节点间隔,而在高频部分线形比较平缓,可采用较大的插值节点间隔。通过检验风速样本的功率谱密度函数和相关函数,验证了改进谐波合成法的正确性、高效性和可靠性。
- 郭文华项超群张佳文
- 桥梁对高速列车气动特性影响的风洞试验研究被引量：21
- 2015年
- 为考虑侧风作用下桥梁对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,自主研制缩尺比为1:20的车-桥模型风洞试验模型装置,该装置可改变风偏角、测试对象以及列车与桥梁的相对位置等。测试高速列车的头车、中车及尾车各自的气动力,建立天平坐标系下测试数据转换到整体坐标系的转换关系,讨论雷诺数、车辆在桥面横向相对位置、风偏角对高速列车气动系数的影响。研究结果表明:基于自主研制车-桥模型的风洞试验测试是可行的;雷诺数对车-桥系统的气动性能影响有限;列车位于迎风侧线路时气动影响显著;随风偏角的增大,高速列车的侧力系数、升力系数、侧倾力矩系数存在减小的趋势。测试所得的高速列车气动参数可用于进一步开展风-车-桥耦合振动分析。
- 郭文华张佳文项超群
- 关键词：风-车-桥系统侧风气动特性风洞试验气动力系数
- 侧风下桥上高速列车倾覆稳定性及临界车速的参数化研究被引量：3
- 2015年
- 基于计算流体动力学理论,采用数值模拟的方法计算高速列车通过双线简支箱梁桥时的气动力系数,考虑列车在编组中的位置、迎风侧和背风侧线路以及风偏角等因素的影响,并将数值模拟结果与风洞实验进行对比分析。根据列车倾覆系数的定义,推出对倾覆临界状态合力作用线与两侧轮轨接触斑连线交点的累计力矩计算式,从而避免求轮轨相互作用力,直接得到车速和风速的相关表达式,并据此得到求临界车速的计算方法,最后对影响列车倾覆稳定性的参数进行分析。研究结果表明:采用数值模拟计算的列车气动力系数与风洞实验结果较吻合;双线简支箱梁桥上迎风侧线路头车所受气动力最大,其侧倾临界车速最低;随弹簧刚度系数、线路曲线半径、轨道超高以及列车质量的增加,临界车速均会增加,不考虑竖向振动加速度将会过高地估计列车侧倾临界车速。
- 项超群郭文华颜俊卿张佳文
- 关键词：气动力系数倾覆稳定性临界车速高速列车双线铁路桥
- 风障对桥上高速列车气动特性影响的风洞试验被引量：4
- 2015年
- 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。
- 张佳文郭文华熊安平项超群王嘉奇
- 关键词：风障侧风高速列车风洞试验气动力系数
