高速列車的橫風(fēng)效應(yīng)及動力學(xué)性能研究.pdf

1、高速運行的列車在遇到橫風(fēng)時，其空氣動力學(xué)性能和運行穩(wěn)定性將發(fā)生顯著改變，列車產(chǎn)生傾覆或脫軌的危險性大大增加。因此，需要深入研究高速列車的橫風(fēng)效應(yīng)問題，以便為采取有效方法保證高速列車的運行安全及提高列車運行的平穩(wěn)性提供依據(jù)。本文以CRH型高速列車的真實原型為研究對象，對其空氣動力學(xué)特性和運行穩(wěn)定性進(jìn)行了分析。
　　針對復(fù)線路堤和平地兩種線路條件，基于三維、定常、不可壓Navier-Stokes方程以及k-ε兩方程湍流模型，利用CFD

2、軟件STAR－CCM+，對高速列車受到橫風(fēng)作用時的氣動特性及外部流場進(jìn)行了數(shù)值模擬計算。分析了高速列車在路堤的遠(yuǎn)風(fēng)側(cè)和近風(fēng)側(cè)軌道上以不同車速在橫風(fēng)中運行時的表面壓力分布、外流場壓力分布和速度場分布，以及各氣動作用力系數(shù)隨車速和風(fēng)速變化的規(guī)律，指出了列車在遠(yuǎn)風(fēng)側(cè)和近風(fēng)側(cè)工況下氣動特性的不同。并且，對列車在復(fù)線路堤和平地兩種線路上運行的橫風(fēng)效應(yīng)進(jìn)行了對比分析，掌握了兩者規(guī)律的異同。
　　同時，將使用STAR－CCM+軟件計算所得到的列

3、車橫風(fēng)氣動作用力加載到列車上，結(jié)合車輛軌道動力學(xué)，基于Kalker非線性滾動輪軌接觸理論和京津線軌道譜，應(yīng)用多體動力學(xué)仿真軟件SIMPACK建立了CRH型高速列車的車輛軌道多體動力學(xué)模型。通過仿真計算，得到了列車在不同運行速度和橫風(fēng)風(fēng)速下的脫軌系數(shù)、減載率、輪軌橫向力和輪軌垂向力等動力學(xué)性能參數(shù)，并根據(jù)有關(guān)高速列車車輛軌道動力學(xué)的規(guī)范對列車在不同車速和風(fēng)速下的運行穩(wěn)定性進(jìn)行了分析和評估，探討了列車在橫風(fēng)作用下的安全限速問題。