高速列車氣動(dòng)特性及環(huán)境影響研究.pdf

1、當(dāng)今世界，“安全、舒適、環(huán)保、快速”是鐵路發(fā)展的主題。隨著列車運(yùn)營(yíng)速度提高，系統(tǒng)運(yùn)輸效率得到提升，市民出行耗時(shí)更少，但與此同時(shí)，高速列車與環(huán)境的相互作用更加復(fù)雜和劇烈。這種相互作用不僅對(duì)列車本身運(yùn)行的安全性提出了更高要求，更對(duì)周邊環(huán)境提出了更大挑戰(zhàn)。為了適應(yīng)高速列車更安全、更舒適、更環(huán)保、更快速的發(fā)展要求，本文以數(shù)值模擬為研究方法，對(duì)高速列車在側(cè)風(fēng)、會(huì)車等條件下的氣動(dòng)特性以及高速行駛時(shí)對(duì)周圍環(huán)境的影響進(jìn)行了深入研究，主要工作如下:

2、>　　(1)介紹了計(jì)算流體力學(xué)(Computational Fluid Dynamics，CFD)的流動(dòng)控制方程與數(shù)值計(jì)算方法，分析與比較了幾類常用湍流模型對(duì)高速列車流場(chǎng)數(shù)值模擬結(jié)果的影響，確定了SST k-ω模型為本次研究中的湍流模型。
　　(2)以某CRH3型高速列車為例，建立了側(cè)風(fēng)-單車模型;以風(fēng)洞模擬方式，對(duì)單列車在橫向風(fēng)中的氣動(dòng)特性進(jìn)行了研究，得到了不同速度（200km/h～400km/h）、不同風(fēng)速（0m/s～40m/

3、s）下各節(jié)車廂各項(xiàng)氣動(dòng)系數(shù)的變化規(guī)律。
　　(3)建立了側(cè)風(fēng)-會(huì)車模型，采用動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)，對(duì)相同列車在明線等速交會(huì)的過(guò)程進(jìn)行了模擬，得到了不同交會(huì)速度(250km/h～450km/h)、不同風(fēng)速(0m/s～40m/s)下各節(jié)車廂相關(guān)氣動(dòng)系數(shù)的變化規(guī)律，重點(diǎn)分析了列車迎風(fēng)面及背風(fēng)面在橫向風(fēng)會(huì)車過(guò)程中的氣動(dòng)特性變化，并指出了無(wú)風(fēng)等速會(huì)車時(shí)，列車附近空間流場(chǎng)及車身表面壓力的變化具有一定的相似性。
　　(4)建立了隧道-會(huì)車模型，采用

4、動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)，對(duì)相同列車在隧道中等速交會(huì)的過(guò)程進(jìn)行了模擬，得到了不同交會(huì)速度（300km/h～400km/h）下各節(jié)車廂相關(guān)氣動(dòng)系數(shù)及隧道壁面壓力的變化規(guī)律，通過(guò)馬赫波傳播理論重點(diǎn)分析了會(huì)車過(guò)程中頭車阻力、尾車阻力以及隧道壁面壓力的變化規(guī)律，并指出了隧道等速會(huì)車時(shí)列車附近空間流場(chǎng)及車身表面壓力的變化具有一定的相似性，但空間流場(chǎng)結(jié)構(gòu)不具有幾何中心對(duì)稱性。
　　(5)建立了無(wú)風(fēng)-單車對(duì)稱模型，采用動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)，對(duì)單列車在明線運(yùn)行的過(guò)程進(jìn)行