高速列车典型区域非定常气动特性研究

• 作 者: 姚远
• 机 构: 中国科学院大学
• 出 处: 中国科学院大学
• 发表日期: 2013年期
• 关键词: 高速列车 气动特性 尾流场 底部流场 受电弓

高速列车流场是具有显著非定常特性的湍流流场，由此产生的非定常气动载荷作用于列车车身及其重要部件，会对列车运行的安全性、稳定性和舒适性造成重要影响。因此，需要对于高速列车流场的非定常气动特性进行深入的研究。　　
本文主要通过数值计算方法，以真实高速列车及其部件模型作为研究对象，对于列车流场中非定常气动特性影响显著的区域进行数值计算分析，得出流场区域非定常气动载荷的振荡特性规律。　　
首先，对于数值计算进行实验对比验证。主要验证网格布置与数值方法的可靠性，分别对钝头体模型和列车风洞缩比模型进行数值计算，将数值结果与实验测试结果对比，得出可靠的数值计算方法和合理的网格布置方案。　　
其次，对于列车尾流场的非定常气动特性进行全面研究。针对两种列车模型分别开展明线无横风条件下和有横风条件下的非定常尾流场数值计算，分析对比不同列车外形、不同运行速度和不同横风条件下的列车尾流场非定常特性，得出列车尾流场非定常气动特性随这些因素的变化规律。　　
再次，对列车底部流动的非定常气动特性开展研究。在对列车底部流动一般定常特性计算分析的基础上，进行列车底部流动非定常数值计算，检测列车底部测点的非定常压力脉动，对比分析列车底部轮对旋转效应的影响，从而得出列车底部非定常流场和气动载荷的特点。　　
最后，对列车受电弓流场的非定常气动特性进行研究。针对列车受电弓模型在开、闭口运行方式下的非定常气动特性开展数值计算，对比分析受电弓模型在两种运行方式下的非定常流场和气动载荷的差异，得出列车受电弓非定常气动载荷特性与合理的运行方式。　　
本文分别将列车流场中非定常特性显著的区域进行了数值分析，从中得出的结果和规律可以作为高速列车空气动力学深入研究的基础，同时也可为高速列车的设计和运行提供参考。