[发明专利]一种用于风洞实验的磁浮列车轨道梁梁柱及桥梁

说明书

本发明提供了一种用于风洞实验的磁浮列车轨道梁梁柱，所述梁柱的横截面沿轴线对称，梁柱的横截面呈中部向外凸出、两端向内收缩的扁平水滴状，且中部与两端通过平滑的弧线连接形成流线型结构，梁柱的横截面的两端分别为第一端和第二端，所述第一端和第二端的端头均呈圆弧状，且第一端的端头圆弧半径大于第二端的端头圆弧半径。本发明还提供了一种用于风洞实验的桥梁，包括轨道梁本体和上述的梁柱，所述轨道梁本体设于所述梁柱上。本发明可以减小实验中高速列车轨道梁梁柱侧面和尾部的漩涡的影响，降低梁柱尾涡产生的气动噪声，从而提高实验精度。

技术领域

本发明属于风洞实验技术领域，尤其涉及一种用于风洞实验的磁浮列车轨道梁梁柱及桥梁。

背景技术

目前的高速铁路为减小征地面积，均采用以桥代路的方式，高速列车绝大多数时间运行在桥梁上，因此，桥梁上高速列车的气动特性研究是列车空气动力学研究的热点之一。风洞实验是重要的研究手段之一。

目前，风洞实验中桥梁梁柱的模拟方法有三种，方法一为单圆柱方案，如图1所示，依据实际圆柱形梁柱按列车模型比例缩小而成，安装在与列车运行方向垂直的桥梁梁体横向中心；方法二为双圆柱方案，如图2所示，依据实际双圆柱形梁柱按列车模型比例缩小而成，并排安装在与列车运行方向垂直的桥梁梁体横向两侧；方案三截面为两端半圆，中间为长方形，如图3所示，同样依据实际双圆柱形梁柱按列车模型比例缩小而成。

这三种方案中，方案一是高速列车桥梁风洞实验中最常用方案，其缺点是在圆柱尾流区会脱落非定常漩涡，严重影响高速列车气动噪声的测量。方案二也是高速列车桥梁风洞实验中较常用方案，其缺点除圆柱尾流区会脱落非定常漩涡，严重影响高速列车气动噪声的测量外，其外侧脱出的漩涡会影响到桥梁侧壁和高速列车的侧壁，进而影响桥梁和列车的气动性能，而高速列车实际运行中该影响是不存在的，将给实验带来较大误差。方案三的缺点和方案二基本相同，其体积更大，外侧脱出的漩涡影响也更大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种可以大幅减小实验中高速列车轨道梁梁柱侧面和尾部的漩涡的影响，不会影响高速列车周围的流场，同时通过改变梁柱的截面，大幅延迟气流的分离，大幅减小尾涡的尺度，最终减小梁柱尾涡产生的气动噪声，减小其对高速列车气动噪声影响的用于风洞实验的磁浮列车轨道梁梁柱及桥梁。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种用于风洞实验的磁浮列车轨道梁梁柱，所述梁柱的横截面沿轴线对称，梁柱的横截面呈中部向外凸出、两端向内收缩的扁平水滴状，且中部与两端通过平滑的弧线连接形成流线型结构，梁柱的横截面的两端分别为第一端和第二端，所述第一端和第二端的端头均呈圆弧状，且第一端的端头圆弧半径大于第二端的端头圆弧半径。具体的，梁柱的横截面采用类似于飞机机翼截面的形状，由于其前缘(第一端)流线型设计，在两侧的气流只会在尾部(第二端)出现小尺度的分离，因此其尾部产生的漩涡尺度也比现有技术小，其影响区域也小，不会影响桥梁和高速列车的气动力特性，同时产生的气动噪声也比较小，减小了高速列车气动噪声的测量误差，提高了实验的测量精度。

上述的用于风洞实验的磁浮列车轨道梁梁柱，优选的，所述梁柱的轴线与轨道梁本体的轴线重合，所述第一端正对迎风面设置。具体的，梁柱安装在桥梁的中部，由于第一端正对迎风面，通过其截面的流线型前缘，可有效延迟两侧气流的分离，减小尾涡的尺度，从而减少气动噪声导致的测量误差，提高了测量精度。

上述的用于风洞实验的磁浮列车轨道梁梁柱，优选的，所述梁柱等间距的设有多个，相邻梁柱的第一端与第一端相对，或相邻梁柱的第二端与第二端相对。相邻梁柱的相同端与相同端相对设置，即每组相邻梁柱之间要么第一端与第一端相对，要么第二端与第二端相对，这种设置方式能够减小长度较长的桥梁两侧气流分离和尾涡，进一步提高测量精度。