擺式列車過曲線空氣動力學特性研究.pdf

1、目前,發(fā)展高速列車是各國的一個主要戰(zhàn)略.隨著列車高速化發(fā)展所引起的空氣動力學問題作為亟待解決的實際工程課題而倍受關注.與直線路上相比,列車過曲線時的空氣動力學特性及其側(cè)向風穩(wěn)定性較為復雜,其研究在國內(nèi)尚屬空白.而擺式列車以較高的速度通過曲線,采用車體傾擺來提高舒適度,但未必能改善車輛過曲線的傾覆穩(wěn)定性和脫軌穩(wěn)定性,所以研究擺式列車過曲線的空氣動力學特性及其側(cè)向風穩(wěn)定性,尤顯迫切.鑒于此,該文基于列車空氣動力學,利用計算流體動力學(CFD

2、)軟件,首次對列車過曲線及其側(cè)向風穩(wěn)定性進行了數(shù)值模擬;并首次將空氣動力學模擬結(jié)果,引入到車輛系統(tǒng)動力學模型中,分析空氣對車輛動力學性能的影響.在計算模型設計過程中,采用CAD和CFD技術相結(jié)合的方法.首先,利用CAD技術設計了具有流線型頭形的列車模型A、模型B以及鈍頭型模型C.然后,將模型的外形數(shù)據(jù)輸入到CFD軟件平臺上,建立列車周圍流場的計算模型,對其進行數(shù)值分析.在數(shù)值研究過程中,對模型A的頭兩節(jié)車、模型B及C的頭車分別進行了模擬

3、.同時考慮了路基和軌道的作用,并且對模型A分別采用了平直軌道和路基傾斜5.7°兩種線路狀況.在紊流理論和數(shù)值計算的基礎上,采用基于有限體積法的CFD商業(yè)軟件Star-cd,運用線性及非線性k-ε紊流模型,對以上各工況進行了數(shù)值模擬,得到了可視化的圖形結(jié)果,同時結(jié)合自行編制的程序計算出了其它空氣動力學參數(shù).通過數(shù)值模擬,得出了列車過曲線時的流場特性和各氣動參數(shù),與國外風洞試驗相比較,結(jié)果較為吻合.結(jié)果表明,在無側(cè)向風作用的情況下,列車過曲