基于TSI標(biāo)準(zhǔn)的高速列車空氣動(dòng)力學(xué)響應(yīng)研究.pdf

1、世界上英、法、德、日等高速鐵路比較發(fā)達(dá)的國(guó)家早已開展了列車空氣動(dòng)力學(xué)方面的研究；目前這些國(guó)家的研究重心由最初的空氣阻力等穩(wěn)態(tài)效應(yīng)問題已經(jīng)轉(zhuǎn)向了橫風(fēng)影響、列車交會(huì)壓力波、列車通過站臺(tái)隧道等非穩(wěn)態(tài)效應(yīng)問題。我國(guó)列車空氣動(dòng)力學(xué)方面研究起步較晚，但隨著我國(guó)鐵路高速化格局的出現(xiàn)，高速列車速度在不斷提高，列車空氣動(dòng)力學(xué)特性越來越受到人們的關(guān)注。高速列車是在地面高速運(yùn)行的長(zhǎng)徑比很大的細(xì)長(zhǎng)物體，形狀比較復(fù)雜，繞列車的空氣流動(dòng)是完全三維的流動(dòng)，在列車各部

2、位會(huì)出現(xiàn)不同的空氣流場(chǎng)。還有一些比如高速列車駛過道旁建筑物或與其他列車交會(huì)、地面效應(yīng)、易受橫風(fēng)的干擾、通過隧道時(shí)則會(huì)產(chǎn)生隧道出入口效應(yīng)等問題，復(fù)雜的周圍環(huán)境等會(huì)產(chǎn)生與航空航天截然不同的空氣動(dòng)力學(xué)問題。
　　歐盟委員會(huì)于2008年2月21日委員會(huì)決議上通過了關(guān)于泛歐高速鐵路系統(tǒng)鐵道機(jī)車車輛子系統(tǒng)互通性技術(shù)規(guī)范（簡(jiǎn)稱TSI標(biāo)準(zhǔn)），在TSI標(biāo)準(zhǔn)6.2.6環(huán)境條件要求中，系統(tǒng)的規(guī)定了高速列車空氣動(dòng)力學(xué)方面應(yīng)滿足的載荷條件、橫風(fēng)條件及隧道內(nèi)

3、氣壓變化條件，且比較詳細(xì)的給出了參考標(biāo)準(zhǔn)。
　　論文以高速檢測(cè)列車為測(cè)試對(duì)象，根據(jù)TSI標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)氣動(dòng)載荷在不同工況下對(duì)高速列車的影響進(jìn)行研究，包括列車通過站臺(tái)時(shí)對(duì)人體的影響、高速列車在橫風(fēng)條件下的運(yùn)行狀態(tài)、以及列車通過隧道時(shí)的最大氣壓變化量。驗(yàn)證選取方案以及應(yīng)對(duì)方法的合理性。并建立三維動(dòng)車組和擾流結(jié)構(gòu)幾何模型，采用基于三維定常不可壓縮RANS方程和k??SST雙方程湍流計(jì)算模型，利用通過流體力學(xué)分析軟件STAR-CCM+對(duì)動(dòng)車

4、組幾何模型在橫風(fēng)條件下進(jìn)行仿真，并和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。
　　論文以消化吸收TSI標(biāo)準(zhǔn)中空氣動(dòng)力學(xué)測(cè)試要求為基礎(chǔ)，借助環(huán)形鐵道、蘭新二線、及中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組大西實(shí)驗(yàn)線路為依托，自主研究開發(fā)了一套完整的測(cè)試方法和平臺(tái)，并將其應(yīng)用于最新一代我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高速動(dòng)車組的空氣動(dòng)力學(xué)性能測(cè)試中，研究并驗(yàn)證TSI標(biāo)準(zhǔn)的適用性，分析歐盟TSI標(biāo)準(zhǔn)并以此為依據(jù)，研究TSI標(biāo)準(zhǔn)下列車空氣動(dòng)力學(xué)性能適用范圍和要求，確立滿足歐洲標(biāo)準(zhǔn)列車空氣動(dòng)力學(xué)測(cè)試