基于TSI標準的高速列車空氣動力學響應研究.pdf

1、世界上英、法、德、日等高速鐵路比較發(fā)達的國家早已開展了列車空氣動力學方面的研究；目前這些國家的研究重心由最初的空氣阻力等穩(wěn)態(tài)效應問題已經(jīng)轉向了橫風影響、列車交會壓力波、列車通過站臺隧道等非穩(wěn)態(tài)效應問題。我國列車空氣動力學方面研究起步較晚，但隨著我國鐵路高速化格局的出現(xiàn)，高速列車速度在不斷提高，列車空氣動力學特性越來越受到人們的關注。高速列車是在地面高速運行的長徑比很大的細長物體，形狀比較復雜，繞列車的空氣流動是完全三維的流動，在列車各部

2、位會出現(xiàn)不同的空氣流場。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、地面效應、易受橫風的干擾、通過隧道時則會產(chǎn)生隧道出入口效應等問題，復雜的周圍環(huán)境等會產(chǎn)生與航空航天截然不同的空氣動力學問題。
　　歐盟委員會于2008年2月21日委員會決議上通過了關于泛歐高速鐵路系統(tǒng)鐵道機車車輛子系統(tǒng)互通性技術規(guī)范（簡稱TSI標準），在TSI標準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力學方面應滿足的載荷條件、橫風條件及隧道內(nèi)

3、氣壓變化條件，且比較詳細的給出了參考標準。
　　論文以高速檢測列車為測試對象，根據(jù)TSI標準要求，對氣動載荷在不同工況下對高速列車的影響進行研究，包括列車通過站臺時對人體的影響、高速列車在橫風條件下的運行狀態(tài)、以及列車通過隧道時的最大氣壓變化量。驗證選取方案以及應對方法的合理性。并建立三維動車組和擾流結構幾何模型，采用基于三維定常不可壓縮RANS方程和k??SST雙方程湍流計算模型，利用通過流體力學分析軟件STAR-CCM+對動車

4、組幾何模型在橫風條件下進行仿真，并和實測數(shù)據(jù)進行對比分析。
　　論文以消化吸收TSI標準中空氣動力學測試要求為基礎，借助環(huán)形鐵道、蘭新二線、及中國標準動車組大西實驗線路為依托，自主研究開發(fā)了一套完整的測試方法和平臺，并將其應用于最新一代我國自主知識產(chǎn)權的高速動車組的空氣動力學性能測試中，研究并驗證TSI標準的適用性，分析歐盟TSI標準并以此為依據(jù)，研究TSI標準下列車空氣動力學性能適用范圍和要求，確立滿足歐洲標準列車空氣動力學測試