明線上高速列車(chē)外部流動(dòng)非定常特性研究.pdf

1、隨著列車(chē)速度的不斷提高，列車(chē)?yán)@流的氣動(dòng)效應(yīng)變得越來(lái)越重要，特別是當(dāng)列車(chē)速度達(dá)到300km/h以上時(shí)，其所受的氣動(dòng)阻力占到總阻力的80％以上。高速列車(chē)附近的流場(chǎng)具有顯著的非定常特性，尤其是在明線上高速列車(chē)遇到側(cè)風(fēng)時(shí)，其氣動(dòng)特性及車(chē)體表面壓力分布與無(wú)側(cè)風(fēng)相比發(fā)生顯著變化，列車(chē)外部流場(chǎng)變化更為劇烈、流場(chǎng)結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，在車(chē)尾流區(qū)及列車(chē)底部轉(zhuǎn)向架部位，流場(chǎng)的非定常特性尤為突出，由此產(chǎn)生的非定常氣動(dòng)載荷作用在列車(chē)表面上，使列車(chē)運(yùn)行時(shí)車(chē)體發(fā)生振蕩，對(duì)

2、列車(chē)運(yùn)行的穩(wěn)定性、安全性以及乘坐舒適性帶來(lái)重要影響，有必要對(duì)明線上高速列車(chē)外部流動(dòng)的非定常特性進(jìn)行深入研究。
　　文中主要通過(guò)數(shù)值模擬研究，以時(shí)速350km中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車(chē)組四編組接近真實(shí)的無(wú)縮尺模型及其部件為研究對(duì)象，分析其在明線上有無(wú)側(cè)風(fēng)兩種工況下，車(chē)外流場(chǎng)的非定常特性，研究各節(jié)車(chē)及整車(chē)的氣動(dòng)載荷、表面壓力分布及車(chē)體附近的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)。
　　首先，采用RANS、URANS、DES三種方法對(duì)圓柱繞流進(jìn)行數(shù)值模擬，將其計(jì)算結(jié)果與分別

3、與文獻(xiàn)中試驗(yàn)值進(jìn)行對(duì)比分析，分析圓柱繞流流場(chǎng)結(jié)構(gòu)-卡門(mén)渦街的周期性形成、發(fā)展與脫落對(duì)圓柱受力的影響，驗(yàn)證DES方法的可行性。
　　其次，對(duì)所使用的數(shù)值模擬計(jì)算進(jìn)行試驗(yàn)對(duì)比驗(yàn)證。主要驗(yàn)證網(wǎng)格劃分方法及數(shù)值方法的可靠性，對(duì)CRH380A風(fēng)洞1:8縮尺模型分別采用RANS、URANS、DES三種方法進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，在有無(wú)側(cè)風(fēng)兩種工況下，將數(shù)值計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，并分析三種計(jì)算方法的差異性，從而得出可靠的數(shù)值計(jì)算方法和網(wǎng)格設(shè)置方案。

4、
　　最后，針對(duì)時(shí)速350km中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車(chē)組四編組無(wú)縮尺真實(shí)模型，研究列車(chē)外部流動(dòng)的非定常特性。分別開(kāi)展明線上無(wú)側(cè)風(fēng)條件下和有側(cè)風(fēng)條件下非定常流場(chǎng)的數(shù)值模擬計(jì)算，分析標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車(chē)組及其關(guān)鍵部件的外部流場(chǎng)非定常特性及其氣動(dòng)載荷分布。
　　針對(duì)時(shí)速350km中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車(chē)組外部流場(chǎng)的非定常特性研究，并對(duì)列車(chē)附近非定常特性顯著區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)分析。從中得出列車(chē)外部流場(chǎng)對(duì)列車(chē)氣動(dòng)性能的影響以及流場(chǎng)結(jié)構(gòu)分布規(guī)律，研究結(jié)果具有一定的實(shí)際意義和參考