隧道內(nèi)高速列車外部繞流大渦模擬初探.pdf

1、鈍體繞流是流體力學(xué)的一個(gè)經(jīng)典課題。不同于常見(jiàn)的繞流問(wèn)題，隧道內(nèi)高速列車的外部繞流是一種將復(fù)雜外形鈍體繞流與壁湍流耦合在一起的特殊流動(dòng)。列車由明線進(jìn)入隧道后，車體外部流場(chǎng)受到影響，氣動(dòng)特性發(fā)生劇烈變化，能夠誘發(fā)車體產(chǎn)生橫向振動(dòng)，嚴(yán)重危及行車安全，因此對(duì)隧道內(nèi)列車外部繞流的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　大渦模擬是一種新型的湍流數(shù)值模擬方法，具有計(jì)算精度高，消耗計(jì)算資源小的特點(diǎn)，在湍流研究領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣泛地應(yīng)用。
　　本文結(jié)合

2、計(jì)算流體力學(xué)商業(yè)軟件STAR-CD、大渦模擬方法以及多塊網(wǎng)格劃分技術(shù)，對(duì)高速列車在隧道內(nèi)行駛過(guò)程中的外部繞流特性進(jìn)行了初步研究。
　　首先對(duì)德國(guó)ICE2高速列車復(fù)線隧道內(nèi)行駛時(shí)的外部流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬，初步建立了非定常大渦模擬研究方法，為后續(xù)更換列車模型大渦模擬研究提供了技術(shù)參考。通過(guò)處理典型截面速度矢量圖、壓力云圖，清晰地展現(xiàn)出隧道內(nèi)的非定常流場(chǎng)結(jié)構(gòu);通過(guò)車體表面瞬時(shí)壓力系數(shù)Cp分布曲線圖以及車體周圍典型位置壓力變化的時(shí)間歷程曲線

3、圖的處理，揭示出車體外部流場(chǎng)的不穩(wěn)定特性;通過(guò)處理不同截面軸向渦量云圖發(fā)現(xiàn):車體周圍的湍流邊界層能自發(fā)形成大尺度擬序結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)產(chǎn)生于車頭靠近隧道中心一側(cè)上、下兩端的邊角處，沿著平直車身逐漸發(fā)展，在車體尾部完全發(fā)展;通過(guò)車體尾部典型截面的壓力分布云圖和等值線圖，反映出車體尾部的流動(dòng)分離現(xiàn)象。
　　然后對(duì)國(guó)產(chǎn)和諧號(hào)CRH380A型高速列車隧道內(nèi)行駛過(guò)程中的外部繞流特性進(jìn)行了研究，采用多塊網(wǎng)格劃分技術(shù)，減少了網(wǎng)格數(shù)量，提高了計(jì)算經(jīng)濟(jì)