擺式列車過曲線空氣動力學(xué)特性研究.pdf

1、目前,發(fā)展高速列車是各國的一個(gè)主要戰(zhàn)略.隨著列車高速化發(fā)展所引起的空氣動力學(xué)問題作為亟待解決的實(shí)際工程課題而倍受關(guān)注.與直線路上相比,列車過曲線時(shí)的空氣動力學(xué)特性及其側(cè)向風(fēng)穩(wěn)定性較為復(fù)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(xué)特性及其側(cè)向風(fēng)穩(wěn)定性,尤顯迫切.鑒于此,該文基于列車空氣動力學(xué),利用計(jì)算流體動力學(xué)(CFD

2、)軟件,首次對列車過曲線及其側(cè)向風(fēng)穩(wěn)定性進(jìn)行了數(shù)值模擬;并首次將空氣動力學(xué)模擬結(jié)果,引入到車輛系統(tǒng)動力學(xué)模型中,分析空氣對車輛動力學(xué)性能的影響.在計(jì)算模型設(shè)計(jì)過程中,采用CAD和CFD技術(shù)相結(jié)合的方法.首先,利用CAD技術(shù)設(shè)計(jì)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(jì)算模型,對其進(jìn)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(jìn)行了模擬

3、.同時(shí)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(jì)算的基礎(chǔ)上,采用基于有限體積法的CFD商業(yè)軟件Star-cd,運(yùn)用線性及非線性k-ε紊流模型,對以上各工況進(jìn)行了數(shù)值模擬,得到了可視化的圖形結(jié)果,同時(shí)結(jié)合自行編制的程序計(jì)算出了其它空氣動力學(xué)參數(shù).通過數(shù)值模擬,得出了列車過曲線時(shí)的流場特性和各氣動參數(shù),與國外風(fēng)洞試驗(yàn)相比較,結(jié)果較為吻合.結(jié)果表明,在無側(cè)向風(fēng)作用的情況下,列車過曲