橫風(fēng)作用下高速列車氣動特性及其運行安全性能研究.pdf

1、隨著高速列車的運行速度不斷提高，由于速度的提高和車身的輕量化所帶來的空氣動力學(xué)問題也越來越顯著，其中橫風(fēng)下高速列車的運行安全性問題就是眾多空氣動力學(xué)問題中比較顯著的一個問題。本文針對該問題，利用計算流體力學(xué)和多體動力學(xué)理論，對高速列車在橫風(fēng)下不同路況（平地、路堤和橋梁）上運行時的安全性問題進行研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴基于三維、定常、不可壓縮Navier-Stokes方程和κ-ε兩方程模型，研究了高速列車在不同的路況（平地

2、、路堤和橋梁）上運行時，車速、風(fēng)速對高速列車各節(jié)車氣動載荷的影響。然后應(yīng)用逐步回歸方法，得到了以車速和風(fēng)速為自變量，頭車所受的氣動載荷為因變量的二元二次多項式回歸方程。根據(jù)回歸方程，可以預(yù)測某一風(fēng)速和車速下，頭車所受的氣動載荷。⑵建立了高速列車的動力學(xué)模型，分析了高速列車在橫風(fēng)下運行的安全性能。然后應(yīng)用逐步回歸方法，得到了以車速和風(fēng)速為自變量，頭車運行安全性指標(biāo)為因變量的二元二次多項式回歸方程。根據(jù)回歸方程，可以預(yù)測某一風(fēng)速和車速下頭車

3、運行安全性指標(biāo)的大小，以此可以評估在這一風(fēng)速和車速下頭車的運行安全性能。最后根據(jù)相關(guān)規(guī)范，將相關(guān)規(guī)范里安全性指標(biāo)的限定值代入到回歸方程中，可以得到風(fēng)速和車速的關(guān)系曲線，由關(guān)系曲線可以得到指定風(fēng)速下，列車的最大允許車速，即列車的安全運行速度域。⑶建立了橫風(fēng)下高速列車通過曲線時的空氣動力學(xué)模型，研究了橫風(fēng)下不同路況（平地、路堤和橋梁）上，高速列車通過曲線軌道時的氣動特性和運行安全性能，并比較了不同風(fēng)向（曲線軌道內(nèi)側(cè)吹風(fēng)、曲線軌道外側(cè)吹風(fēng)）下