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路基工程 ·34· SubgradeEngineering 2013年第4期(总第169期) 高速铁路声屏障在列车风致脉动力与 自然风荷载下的数值模拟 王宏朝，谢金法 (河南科技大学车辆与动力工程学院，河南洛阳47l003) 摘要：基于三维、定常、不可压缩、粘性流体的RANS方程和，c一占两方程模型，运用计算流 体力学软件Fluent，对在列车风致脉动力与自然风荷载联合作用下的高速铁路声屏障进行数值模拟， 分析在不同的风向角及风速下，自然风荷载对声屏障所受列车风致脉动力的影响。结果表明：自然风 荷载对声屏障所受的脉动峰压影响较大，在对声屏障进行结构静力学设计时必须考虑自然风荷载的影 响。 关键词：Fluent；声屏障；数值模拟；自然风荷载；列车风致脉动力 中图分类号：U271．91 文献标志码：A 0引言 因高速列车行驶车速一般低于350km／h，对应马 步入21世纪以来，我国高速铁路的建设突飞猛 赫数屹小于0．3，故列车运行时的外流场一般采用不 进，而多数高速铁路经过居民区，为降低列车的噪 可压缩定常流动处理，又因雷诺数R。大于106，故为 声污染，需在铁路与居民区之间安置声屏障。高速 湍流。通过综合比较，本文采用K一占两方程模型， 列车在通过声屏障的瞬间会形成瞬态脉动压力冲击， 该空气流场的数学模型可用以下控制方程表示‘4|。 国内外已发生多起声屏障由此而遭破坏的案例。声 连续性方程 屏障所受到的工况为列车风致脉动力和自然风荷载 div(p五t)=0 等载荷的综合作用，特别在沿海的台风地区，自然 动量守恒方程 风荷载更为显著¨’2J，这就使得在对声屏障进行结构 ” 掣+出口(pu瓦) 设计时必须考虑其抗风压性能。 巩 =d劫(肛gmdM)一亚0x+Js。 目前，国内在对列车风致脉动力的数值模拟方 (2) 面已经取得一定的进展J，而对在自然风荷载作用 等砌咖㈣=拙(心删一努城 下的声屏障的研究资料相对较少，基本处于理论计 算阶段，对于数值模拟的研究更是尚未展开。本文 (3) 利用计算流体力学软件Fluent，通过将自然风场引 入计算域，对在列车风致脉动力与自然风荷载联合 湍动能方程 作用下的高速铁路声屏障进行数值模拟，分析在不 同的风向角及风速下，自然风荷载对声屏障所受列 掣砌咖训一》础)=G叩(5) 车风致脉动力的影响。 湍动能耗散率方程 1仿真模型的建立 掣砌咖瓦，c一》利占)=詈(clG-铷) 1．1数学模型 (6) 收稿日期：2012一10—23 式中P为空气密度；瓦为速度矢量；P为大气压力； 基金项目：河南省自然科学基金(082300440100) Ⅱ，口，伽为石，Y，z方向上的速度分量；S为广义源 作者简介：王宏朝(1987一)，男，河南安阳人。硕士研究生， 项；K为湍动能；s为湍动能耗散率；G为湍动能生 主要从事
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