周美吉，杜禮明

(大連交通大學(xué) 機(jī)車(chē)車(chē)輛工程學(xué)院，遼寧 大連 116028)*

沿線路單側(cè)或者雙側(cè)設(shè)置防風(fēng)屏障，可以為列車(chē)營(yíng)造一個(gè)相對(duì)低風(fēng)速的運(yùn)行環(huán)境，可以提高列車(chē)在大風(fēng)行車(chē)的防風(fēng)能力[1].鐵路沿線的風(fēng)屏障在實(shí)際工作環(huán)境中受力情況復(fù)雜：一方面受到隨機(jī)的自然風(fēng)載荷作用，載荷強(qiáng)度、方向及持續(xù)作用的時(shí)間等都不固定；另一方面受到來(lái)自列車(chē)風(fēng)影響，載荷強(qiáng)度等參數(shù)受列車(chē)速度等因素影響[2].

王國(guó)華等[3]對(duì)車(chē)輛擾動(dòng)過(guò)下的城市軌道高架橋聲屏障表面風(fēng)載荷及車(chē)輛駛過(guò)聲屏障產(chǎn)生的氣動(dòng)力進(jìn)行了數(shù)值模擬，得出了聲屏障的氣動(dòng)力沿車(chē)輛行進(jìn)方向及高度方向的變化規(guī)律.張?zhí)锏萚4]建立了防風(fēng)屏障有限元模型，考慮外部自然風(fēng)載荷和車(chē)致脈動(dòng)力載荷，獲得了防風(fēng)屏障各關(guān)鍵點(diǎn)處的應(yīng)力時(shí)程，并基于累積損傷理論評(píng)價(jià)防風(fēng)屏障結(jié)構(gòu)的疲勞性能.李紅梅等[5]采用“滑移網(wǎng)格”技術(shù)和大渦模擬，對(duì)高速列車(chē)通過(guò)鐵路橋梁聲屏障的過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值仿真，分析了聲屏障表面列車(chē)脈動(dòng)壓力與車(chē)頭形狀、列車(chē)速度和列車(chē)長(zhǎng)度的關(guān)系.Keller Riebel[6]等對(duì)聲屏障下端的混凝土部分進(jìn)行了耐久性、疲勞和強(qiáng)度方面的研究，并根據(jù)研究結(jié)果制定了相應(yīng)的規(guī)范.

目前研究風(fēng)屏障的氣動(dòng)特性時(shí)，幾乎都采用不透風(fēng)的風(fēng)屏障，風(fēng)場(chǎng)模型都采用橫風(fēng)，而在實(shí)際中鐵路沿線的風(fēng)屏障都有一定透風(fēng)率，且由于風(fēng)屏障一般用于大風(fēng)區(qū)，受到復(fù)雜多變的自然風(fēng)作用，因此施加風(fēng)速和風(fēng)向橫定不變的橫風(fēng)作用顯然不符合實(shí)際情況.因此，現(xiàn)有研究結(jié)論與現(xiàn)實(shí)中風(fēng)屏障所受風(fēng)載荷有較大出入.本文采用與自然風(fēng)更為接近的修正“中國(guó)帽”型突變風(fēng)模型，通過(guò)仿真分析透風(fēng)率為30%的風(fēng)屏障在突變風(fēng)與車(chē)致脈動(dòng)風(fēng)耦合作用下的氣動(dòng)響應(yīng)，分析風(fēng)屏障在該作用下的壓力分布及變化情況，為風(fēng)屏障的設(shè)計(jì)、選材與維護(hù)提供參考.

1 列車(chē)-風(fēng)屏障耦合的氣動(dòng)仿真模型及其驗(yàn)證

1.1 列車(chē)-風(fēng)屏障耦合的氣動(dòng)仿真模型建立

根據(jù)文獻(xiàn)[7]確定驗(yàn)證模型的流場(chǎng)尺寸.計(jì)算域流場(chǎng)長(zhǎng)400 m，寬150 m，高150 m，選取列車(chē)的長(zhǎng)度為73m，風(fēng)屏障的長(zhǎng)度為100 m，首先采用0透風(fēng)率的風(fēng)屏障對(duì)流場(chǎng)-列車(chē)模型進(jìn)行驗(yàn)證，在模型驗(yàn)證結(jié)果正確的基礎(chǔ)上，用30%透風(fēng)率的風(fēng)屏障進(jìn)行分析.風(fēng)屏障距列車(chē)中心線的距離為3.8 m.在風(fēng)屏障中間底部區(qū)域設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)相對(duì)于風(fēng)屏障的位置及列車(chē)-風(fēng)屏障耦合的氣動(dòng)仿真模型如圖1所示.

圖1 列車(chē)-風(fēng)屏障耦合的氣動(dòng)仿真模型

圖2為列車(chē)-風(fēng)屏障及流場(chǎng)的離散化模型，為使計(jì)算結(jié)果更加符合風(fēng)屏障真實(shí)受力情況，以及保證計(jì)算精度更加精確，在計(jì)算過(guò)程中采用“動(dòng)網(wǎng)格”計(jì)算方法，所有模型均采用六面體結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格.

圖2 列車(chē)-風(fēng)屏障離散化模型

圖3為參文[8]在計(jì)算中的邊界條件設(shè)置，高速列車(chē)前面及后面分別設(shè)置為壓力入口及壓力出口邊界；在靠近風(fēng)屏障的流場(chǎng)邊界設(shè)置為速度入口，用以加載不同速度的風(fēng)模型；靠近高速列車(chē)的流場(chǎng)邊界設(shè)置為壓力出口；流場(chǎng)地面及頂面設(shè)置為對(duì)稱面；圖中的虛線范圍內(nèi)為動(dòng)網(wǎng)格的運(yùn)動(dòng)區(qū)域，其邊界設(shè)置為交互面，采用瞬態(tài)模型計(jì)算，湍流模型為RNG k-epsilon模型.

圖3 計(jì)算域及邊界條件

1.2 列車(chē)-風(fēng)屏障耦合的氣動(dòng)仿真模型驗(yàn)證

為確保所建立的模型可行及后續(xù)的計(jì)算結(jié)果正確性，需要對(duì)列車(chē)-風(fēng)屏障耦合的氣動(dòng)仿真模型進(jìn)行驗(yàn)證仿真分析，并與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證計(jì)算模型、邊界條件設(shè)置等是否符合風(fēng)屏障實(shí)際受力情況.列車(chē)速度選取300 km/h，風(fēng)速為0 m/s，風(fēng)屏障的透風(fēng)率為0，計(jì)算風(fēng)屏障在車(chē)致脈動(dòng)風(fēng)單獨(dú)作用下的氣動(dòng)特征.

圖4為風(fēng)屏障上的監(jiān)測(cè)點(diǎn)脈動(dòng)風(fēng)壓時(shí)程曲線圖，風(fēng)屏障受到列車(chē)脈動(dòng)風(fēng)壓時(shí)，頭波正壓峰值為481.5 Pa，負(fù)壓峰值為-468.2 Pa；尾波負(fù)壓峰值為-458.5 Pa，正壓峰值為384.9 Pa.通過(guò)與Matthias Scholz等[9]進(jìn)行了在線行車(chē)測(cè)試實(shí)驗(yàn)，總結(jié)出的氣動(dòng)壓力隨時(shí)間變化的計(jì)算公式和氣動(dòng)壓力時(shí)程曲線對(duì)比.結(jié)果表明，本文仿真結(jié)果分析所得的監(jiān)測(cè)點(diǎn)所受壓力隨時(shí)間的變化趨勢(shì)一致.

圖4 監(jiān)測(cè)點(diǎn)脈動(dòng)風(fēng)壓時(shí)程曲線

圖5為風(fēng)屏障在列車(chē)經(jīng)過(guò)時(shí)，風(fēng)屏障在頭車(chē)部位與尾車(chē)部位的壓力云圖.通過(guò)在軟件中的列車(chē)仿真云圖，風(fēng)屏障實(shí)際所受壓力云圖與監(jiān)測(cè)點(diǎn)所受列車(chē)脈動(dòng)風(fēng)壓時(shí)程曲線所表述的結(jié)果一致，表明所建的列車(chē)-風(fēng)屏障耦合的氣動(dòng)仿真模型符合實(shí)際情況.

(a)頭車(chē)部位

2 計(jì)算結(jié)果及分析

2.1 橫風(fēng)與車(chē)致脈動(dòng)風(fēng)耦合作用下風(fēng)屏障的氣動(dòng)分析

采用30%透風(fēng)率的格柵型風(fēng)屏障代替上文中的0透風(fēng)率風(fēng)屏障，加載風(fēng)速為13.8 m/s的橫風(fēng)，如圖6所示為仿真計(jì)算時(shí)監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的壓力時(shí)程曲線.

圖6 橫風(fēng)與車(chē)致脈動(dòng)風(fēng)耦合作用下的壓力時(shí)程曲線

根據(jù)圖6與圖4的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，透風(fēng)率為30%的風(fēng)屏障在橫風(fēng)與車(chē)致脈動(dòng)風(fēng)耦合作用下的壓力變化趨勢(shì)與0透風(fēng)率風(fēng)屏障只受車(chē)致脈動(dòng)風(fēng)的壓力變化基本一致，說(shuō)明當(dāng)橫風(fēng)與車(chē)致脈動(dòng)風(fēng)耦合作用時(shí)，車(chē)致脈動(dòng)風(fēng)為風(fēng)屏障受力的主要影響因素.相對(duì)于圖4，盡管壓力變化趨勢(shì)一致，但是風(fēng)屏障所受正壓的峰值與負(fù)壓的峰值產(chǎn)生了較大變化，如表1所示.下面分別選取監(jiān)測(cè)點(diǎn)在1.0、1.2、1.4、2.0、2.2、2.4 s時(shí)刻的壓力及流線圖(圖7)，分析造成壓力峰值變化的原因.

表1 風(fēng)屏障所受風(fēng)壓峰值壓力變化

(a)1.0 s

風(fēng)由風(fēng)屏障上的透風(fēng)孔穿過(guò)，并在風(fēng)屏障背風(fēng)側(cè)的欄桿處繞流形成了渦旋，由于渦旋的存在導(dǎo)致監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的壓力呈現(xiàn)負(fù)壓狀態(tài).當(dāng)高速列車(chē)的車(chē)頭接近監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)，列車(chē)的行駛導(dǎo)致監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的空氣堆積以及車(chē)致脈動(dòng)渦流對(duì)于風(fēng)致脈動(dòng)渦流的抑制現(xiàn)象，導(dǎo)致監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的壓力驟增，1.0 s之后，從-100 Pa逐漸升高，在1.2 s時(shí)，由負(fù)壓轉(zhuǎn)為正壓，并在1.3 s左右達(dá)到了正壓峰值275.34 Pa.由表1可得，橫風(fēng)加載使得頭波的正壓峰值降低42.8%，主要是因?yàn)橛捎谕革L(fēng)孔的存在，使得頭車(chē)經(jīng)過(guò)時(shí)車(chē)致脈動(dòng)風(fēng)與橫風(fēng)的方向相反，使得風(fēng)壓在一定程度上相互抵消，從而降低了正壓峰值.

1.2 s之后，頭車(chē)駛過(guò)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)的壓力由正壓峰值在極短的時(shí)間迅速下降，并 達(dá) 到 負(fù)壓風(fēng)之后-277.14 Pa.造成這種現(xiàn)象一方面是因?yàn)轭^車(chē)對(duì)于空氣的擠壓作用使得列車(chē)與風(fēng)屏障之間的半封閉區(qū)域空氣密度降低，壓力下降；另一方面，由于空氣被車(chē)頭阻擋在車(chē)頭兩側(cè)快速分流，使得列車(chē)與風(fēng)屏障之間形成高速動(dòng)態(tài)氣流，使得壓力下降.隨后半封閉區(qū)間被大氣充滿，監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的壓力開(kāi)始回升并趨于穩(wěn)定.

列車(chē)行駛2.0 s時(shí)，尾車(chē)的車(chē)頭即將駛?cè)氡O(jiān)測(cè)點(diǎn)位置，由車(chē)身到車(chē)頭，列車(chē)的橫截面積減小，同時(shí)列車(chē)駛過(guò)留下的空間，導(dǎo)致“封閉空間”體積變大，導(dǎo)致氣壓減小，負(fù)壓增強(qiáng)，因此在大約2.2 s時(shí)，形成了尾波的負(fù)壓峰值-552.3 Pa.由于負(fù)壓增大及尾車(chē)的離去，列車(chē)與風(fēng)屏障形成的半封閉空間不再存在，導(dǎo)致監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的壓力開(kāi)始上升，并達(dá)到尾波正壓峰值75.4 Pa，隨后壓力釋放，監(jiān)測(cè)點(diǎn)出的壓力重新恢復(fù)恒風(fēng)單獨(dú)作用的狀態(tài)并趨于穩(wěn)定.

2.2 突變風(fēng)與車(chē)致脈動(dòng)風(fēng)耦合作用下的風(fēng)屏障氣動(dòng)分析

2.2.1 突變風(fēng)模型

采用修正的“中國(guó)帽”型突變風(fēng)作為風(fēng)的模型.中國(guó)帽型突變風(fēng)是由穩(wěn)定的風(fēng)速函數(shù)和階躍型陣風(fēng)風(fēng)速函數(shù)相疊加，并采用了歐洲技術(shù)通用標(biāo)準(zhǔn)(TSI)提出的通過(guò)雙指數(shù)函數(shù)來(lái)近似描述時(shí)間和風(fēng)速變化歷程[8].該風(fēng)速模型是由穩(wěn)態(tài)風(fēng)和非穩(wěn)態(tài)風(fēng)組合而成.修正的“中國(guó)帽”型突變風(fēng)可用式(1)進(jìn)行描述.

(1)

圖8為根據(jù)式(1)函數(shù)模型畫(huà)出的修正的“中國(guó)帽”型突變風(fēng)的風(fēng)速時(shí)程曲線.由該曲線與風(fēng)速函數(shù)表達(dá)式(1)分析可知，突變風(fēng)函數(shù)主要分為八個(gè)階段，第一個(gè)階段，風(fēng)速以二次函數(shù)的規(guī)律增長(zhǎng)0.5 s，達(dá)到13.8 m/s，并持續(xù)作用0.5 s；從1.0 s開(kāi)始，風(fēng)速變化曲線以三次函數(shù)的趨勢(shì)增長(zhǎng)，增長(zhǎng)斜率先增大后減小，并最終在1.5 s達(dá)到峰值23.46m/s；接著風(fēng)速以三次函數(shù)減小，減小斜率先增大后減小，并在2.0 s處回到13.8 m/s，之后繼續(xù)以13.8 m/s的速度持續(xù)作用2 s，在3.0 s開(kāi)始，風(fēng)速增長(zhǎng)曲線成三次函數(shù)趨勢(shì)減小，減小斜率先增大后減小，并在3.5 s處達(dá)到最低速度5 m/s，之后以三次函數(shù)趨勢(shì)增大，增長(zhǎng)趨勢(shì)先增大后減小，并在4.0 s處回到13.8 m/s，之后便以13.8m/s的速度持續(xù)作用，如此完成一個(gè)函數(shù)周期.

圖8 修正的“中國(guó)帽”突變風(fēng)風(fēng)速時(shí)程曲線

2.2.2 突變風(fēng)與車(chē)致脈動(dòng)風(fēng)耦合作用下的風(fēng)屏障氣動(dòng)分析

給30%透風(fēng)率的風(fēng)屏障加載修正的“中國(guó)帽”突變風(fēng)，其余的模擬參數(shù)不變，分析30%透風(fēng)率風(fēng)屏障在列車(chē)風(fēng)與突變風(fēng)耦合作用下的氣動(dòng)效應(yīng).如圖9所示為監(jiān)測(cè)點(diǎn)在列車(chē)風(fēng)與突變風(fēng)耦合作用下的脈動(dòng)壓力時(shí)程曲線.圖8所示曲線的拐點(diǎn)，即a1～m1，分別對(duì)應(yīng)著圖9所示曲線的拐點(diǎn)a2～m2.根據(jù)拐點(diǎn)以及風(fēng)速時(shí)程曲線周期，分別選取時(shí)間點(diǎn)在0.5、1、1.2、1.5、1.8、2 s處的壓力云圖，分析突變風(fēng)與車(chē)致脈動(dòng)風(fēng)耦合作用對(duì)風(fēng)屏障的氣動(dòng)效應(yīng).

圖9 耦合作用下風(fēng)屏障壓力時(shí)程曲線

由圖9可知，在突變風(fēng)與車(chē)致脈動(dòng)風(fēng)的耦合作用下，列車(chē)脈動(dòng)風(fēng)不再成為影響壓力曲線走勢(shì)的主要因素，突變風(fēng)的作用效果引導(dǎo)風(fēng)屏障上壓力曲線走勢(shì).由圖中可得，風(fēng)屏障上正壓峰值為2681.1Pa，負(fù)壓峰值為-1 869.71 Pa，相對(duì)于在橫風(fēng)與車(chē)致脈動(dòng)風(fēng)耦合作用下的正、負(fù)壓峰值，正壓峰值擴(kuò)大了9.7倍，尾波負(fù)壓峰值擴(kuò)大了2.4倍.耦合風(fēng)的載荷作為動(dòng)載荷施加于風(fēng)屏障上，本文采用氣動(dòng)壓力變化率描述風(fēng)屏障上動(dòng)載荷變化，用pi來(lái)表示：

(2)

式中，pi為壓力變化率，Δp為壓差，t為壓差形成所用的時(shí)間.

表2為兩種工況下的氣動(dòng)壓力峰值及壓力變化率.當(dāng)風(fēng)屏障受到橫風(fēng)與車(chē)致脈動(dòng)風(fēng)耦合作用時(shí)，壓差最大達(dá)到627.7 Pa，由正壓峰值到負(fù)壓峰值的轉(zhuǎn)變需要0.2 s，其壓差變化率最大為3138.5Pa/s，而當(dāng)風(fēng)屏障受到突變風(fēng)與車(chē)致脈動(dòng)風(fēng)耦合作用時(shí)，最大達(dá)到了3 685.6 Pa，持續(xù)時(shí)間也延長(zhǎng)到了0.48 s，其壓力變化率達(dá)到了7678.3Pa/s, 對(duì)比橫風(fēng)與車(chē)致脈動(dòng)風(fēng)的工況，壓差擴(kuò)大了5.9倍，持續(xù)作用時(shí)間擴(kuò)大了2.4倍，壓力變化率增大了2.5倍.

表2 兩種工況下的壓力峰值及其變化率

相對(duì)于橫風(fēng)與車(chē)致脈動(dòng)風(fēng)的耦合作用，當(dāng)風(fēng)屏障受突變風(fēng)與車(chē)致脈動(dòng)風(fēng)的耦合作用時(shí)，受到更大的壓力，且壓力作用持續(xù)時(shí)間也更長(zhǎng)，加上風(fēng)屏障所受其他載荷[10]，這對(duì)于風(fēng)屏障的強(qiáng)度、剛度等產(chǎn)生更高要求.同時(shí)，突變風(fēng)的加載導(dǎo)致風(fēng)屏障上的壓力變化率增大，動(dòng)載荷對(duì)于風(fēng)屏障的作用效果更加突出，盡管在風(fēng)屏障上的氣動(dòng)壓力沒(méi)有達(dá)到風(fēng)屏障材料的屈服強(qiáng)度，但由于長(zhǎng)期受到動(dòng)載荷作用，對(duì)于風(fēng)屏障的疲勞強(qiáng)度具有更嚴(yán)格要求.

圖10為特定時(shí)刻監(jiān)測(cè)點(diǎn)處壓力及流線圖.在0～1 s時(shí)間內(nèi)車(chē)致脈動(dòng)風(fēng)對(duì)風(fēng)屏障影響不大，因此在0～1 s內(nèi)只考慮突變風(fēng)影響.由圖8的突變風(fēng)風(fēng)速時(shí)程曲線可以看出，突變風(fēng)的風(fēng)速在0 s處變化最快，并隨著時(shí)間變化速度逐漸減慢，在0.5 s風(fēng)速不再變化，穩(wěn)定在13.8 m/s.由圖9得到，在0～0.5 s的時(shí)間段內(nèi)，作用在監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的風(fēng)壓隨著時(shí)間慢慢減小，并逐漸趨于0，由于監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的壓力主要受突變風(fēng)風(fēng)速變化產(chǎn)生的渦流強(qiáng)度影響，風(fēng)壓變化趨勢(shì)與風(fēng)速變化的趨勢(shì)一致.

(a)0.5s

注：圖中1.5 s、1.8 s、2.0 s處的輪廓為高速列車(chē)的外形輪廓，為直觀表現(xiàn)風(fēng)速變化對(duì)壓力的影響，在監(jiān)測(cè)點(diǎn)處，做垂直于風(fēng)屏障的監(jiān)測(cè)面

突變風(fēng)以平均值13.8 m/s作用0.5 s，在1.0s時(shí)風(fēng)速開(kāi)始發(fā)生變化.由1.0 s處的壓力即流線圖可以看到，隨著列車(chē)接近監(jiān)測(cè)點(diǎn)，風(fēng)屏障背風(fēng)一側(cè)空氣被擠壓堆積，同時(shí)由于此時(shí)突變風(fēng)的風(fēng)速加大，風(fēng)屏障透風(fēng)孔處的空氣流量增加，并由于列車(chē)對(duì)空氣的擠壓作用，監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的壓力從1.0 s的-194 Pa開(kāi)始上升并在1.2 s處達(dá)到了正壓峰值2111.6Pa.

1.2 s之后，突變風(fēng)的風(fēng)速變化放緩，風(fēng)致渦流區(qū)減小，在1.5 s時(shí)，風(fēng)加速度變?yōu)樨?fù)值，1.8 s時(shí)風(fēng)速減小速度達(dá)到最大，風(fēng)速的減小導(dǎo)致列車(chē)與風(fēng)屏障的半封閉區(qū)域壓力得到釋放；頭車(chē)對(duì)于空氣的擠壓堆積在車(chē)頭前方導(dǎo)致列車(chē)與風(fēng)屏障之間形成了“真空區(qū)域”使得監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的壓力急劇減小，形成負(fù)壓區(qū)，并在1.8s附近出現(xiàn)負(fù)壓峰值-1869.7Pa.

1.8 s之后，突變風(fēng)的風(fēng)加速度減?。辉偌由稀罢婵諈^(qū)域”被大氣填充，使得監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的壓力由負(fù)壓峰值-1 869.7 Pa開(kāi)始上升，最終在2.0 s左右壓力趨于穩(wěn)定.

從2.0～3.0 s的時(shí)間內(nèi)，突變風(fēng)的風(fēng)速保持為13.8 m/s，此時(shí)與上文中橫風(fēng)與車(chē)致脈動(dòng)風(fēng)的耦合作用相似，對(duì)比分析圖6與圖9，曲線增長(zhǎng)趨勢(shì)一致，但圖6中尾波的負(fù)壓峰值與正壓峰值之后分別為-667.4、75.4 Pa，而圖9中對(duì)應(yīng)的兩個(gè)峰值分別為-497.7、102.3 Pa，考慮到突變風(fēng)風(fēng)速變化產(chǎn)生的渦流作用效果存在滯后性，因此在2.0～2.5 s的壓力變化可參考橫風(fēng)與車(chē)致脈動(dòng)風(fēng)尾波壓力變化.

3.0 s之后，列車(chē)駛離風(fēng)屏障，車(chē)致脈動(dòng)風(fēng)不再對(duì)風(fēng)屏障有作用.在列車(chē)行駛3.0～3.5 s的時(shí)間段內(nèi)，風(fēng)速加速度由0 m/s2，在3.25 s時(shí)達(dá)到一個(gè)最大負(fù)值，隨后風(fēng)速變化率減小，最終在3.5s時(shí)，風(fēng)速加速度再次為0 m/s2.由圖9可知，監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的壓力在3.25 s時(shí)達(dá)到負(fù)壓峰值-1711Pa，隨后保持穩(wěn)定.

3 結(jié)論

(1)當(dāng)透風(fēng)率30%的風(fēng)屏障受到橫風(fēng)與車(chē)致脈動(dòng)風(fēng)耦合作用時(shí)，車(chē)致脈動(dòng)風(fēng)產(chǎn)生的壓力對(duì)風(fēng)屏障起主要作用，決定了作用在風(fēng)屏障上的壓力變化趨勢(shì)，橫風(fēng)作用減小了風(fēng)屏障所受的頭波正壓峰值，增大了尾波的負(fù)壓峰值；

(2)在列車(chē)脈動(dòng)風(fēng)和修正“中國(guó)帽”型突變風(fēng)的耦合作用下，風(fēng)屏障所受到的壓力情況復(fù)雜：一方面，風(fēng)屏障迎風(fēng)側(cè)受到來(lái)自突變風(fēng)的正壓力；另一方面，在風(fēng)屏障的背風(fēng)側(cè)，風(fēng)屏障會(huì)分別受到風(fēng)致渦流和車(chē)致脈動(dòng)風(fēng)流影響，在特定時(shí)刻，兩者還會(huì)對(duì)風(fēng)屏障造成影響；另外從列車(chē)接近風(fēng)屏障一直到列車(chē)駛離風(fēng)屏障，列車(chē)風(fēng)致脈動(dòng)壓力持續(xù)對(duì)風(fēng)屏障造成影響；

(3)相對(duì)于橫風(fēng)作用，突變風(fēng)作用下風(fēng)屏障上所受氣動(dòng)壓力大得多，風(fēng)屏障所受的頭波正壓峰值擴(kuò)大了9.7倍，尾波負(fù)壓峰值擴(kuò)大了2.4倍，最大壓力達(dá)到了3 685.6 Pa，持續(xù)時(shí)間也延長(zhǎng)到了0.48 s，其氣動(dòng)壓力變化率達(dá)到了7678.3Pa/s, 增大了2.5倍，最大壓差增大了5.9倍，持續(xù)作用時(shí)間擴(kuò)大了2.4倍.這對(duì)風(fēng)屏障的強(qiáng)度、剛度以及疲勞強(qiáng)度產(chǎn)生更高要求.