横风作用下高铁全封闭矩形声屏障气动性能

作者：黄永明; 何旭辉; 邓锷^*; 邹云峰

来源：铁道科学与工程学报, 2023, 20(01): 23-33.

DOI：10.19713/j.cnki.43-1423/u.t20220264

• 高速铁路
• 全封闭矩形式声屏障
• 横风
• 大涡模拟(LES)
• 本征正交分解(POD)
• 气动压力

我国沿海地区已规划(有部分已建成)多条重要的且穿越居民聚集区的高铁线路，多种型式的全封闭矩形式声屏障将在该区域的高铁沿线上广泛运用。近年来，在西太平洋生成的较大台风频繁在该地区登陆，该地区高铁桥上声屏障结构频繁遭遇强横风侵袭。为给高铁桥上全封闭矩形式声屏障结构的抗风设计提供理论依据，参照缩尺比为1∶16.8的列车-声屏障动模型试验装置，建立相同比例的横风-列车-桥梁-声屏障三维精细化CFD数值仿真模型；采用大涡模拟(LES)方法分析横风作用下2种全封闭矩形式声屏障的气动压力以及流场结构；基于本征正交分解(POD)理论，采用Matlab软件分别对横风作用下2种全封闭矩形式声屏障的绕流流场进行分解，探讨各阶模态对其湍动能的贡献。研究结果表明：1)全封闭矩形式声屏障绕流流场的湍流强度在纵向分布上呈两端小、中间大的规律，内部流场湍流强度高于相应的声屏障外侧，该差异在声屏障中间区段表现最为显著。2)在声屏障进、出口顶部开孔将导致全封闭矩形式声屏障内侧的负压值降低82%，湍流强度升高114%。3)相对于全封闭矩形式声屏障，进、出口开孔式声屏障出现端部绕流现象的纵向区域更长，且相应的湍流模态组成极为复杂，全封闭矩形式声屏障在进、出口顶部开孔将导致横风风致振动加剧。

• 单位
  中南大学; 土木与环境工程系; 土木工程学院