基于顆粒軌道模型的高速列車(chē)多相流數(shù)值模塊和分析.pdf

1、現(xiàn)如今我國(guó)高速鐵路發(fā)展的步伐不斷加快,隨著列車(chē)速度的提高,在不同工況下所受到的氣動(dòng)性能也愈發(fā)復(fù)雜;隨著鐵路線路的不斷延伸以及我國(guó)復(fù)雜多變的天氣環(huán)境,高速列車(chē)在惡劣天氣環(huán)境下的行車(chē)安全也越發(fā)重要。本文主要采用定常不可壓N-S方程、標(biāo)準(zhǔn)k-ε兩方程的湍流模型、以及基于顆粒軌道的多相流模型,通過(guò)Fluent軟件研究高速列車(chē)在降雨和冰雹條件下行駛時(shí)的情況。
　　 論文的第一部分主要研究列車(chē)在單相流條件下受到的氣動(dòng)力。首先建立列車(chē)模型,考

2、慮了轉(zhuǎn)向架、受電弓和風(fēng)擋等復(fù)雜的列車(chē)部件;其次求解基于歐拉方法的N-S方程和湍流方程,并模擬以270km/h的速度在明線行駛的列車(chē)外流場(chǎng),計(jì)算壓力分布,分析阻力、升力以及其系數(shù),并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比;研究揭示了列車(chē)每一個(gè)部件對(duì)整車(chē)氣動(dòng)性能的影響,分析了造成這些影響的原因,研究結(jié)果對(duì)減阻設(shè)計(jì)和列車(chē)外形設(shè)計(jì)具有一定的參考價(jià)值。
　　 論文的第二部分主要研究列車(chē)在降雨和冰雹條件下受到的氣動(dòng)力。首先求解基于拉格朗日方法的顆粒軌道模型,并

3、應(yīng)用于雨滴和冰雹等不同顆粒;其次,在Fluent軟件中加入離散相模型,計(jì)算NACA機(jī)翼在大雨中的氣動(dòng)性能并與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比,發(fā)現(xiàn)兩者較好吻合,驗(yàn)證了拉格朗日-歐拉方法相結(jié)合的多相流模型;接著將驗(yàn)證過(guò)的計(jì)算模型應(yīng)用于高速列車(chē)多相流的模擬,即高速列車(chē)在降雨和冰雹環(huán)境下行駛的數(shù)值模擬,觀察列車(chē)周?chē)捅砻娴诙囝w粒的分布,并解釋造成這些現(xiàn)象的原因;對(duì)比明線行駛和多相流環(huán)境中的氣動(dòng)力如阻力、升力和橫向力等,研究第二相對(duì)列車(chē)行駛安全的影響,為列車(chē)行車(chē)