基于空氣動力學的高速受電弓研究.pdf

1、弓網受流系統(tǒng)，作為現代高速列車電力牽引系統(tǒng)的重要子系統(tǒng)，同時也是列車運行的動力之源，已經成為現代高速動車組的一個關鍵技術領域。隨著列車運行速度的提高，受電弓的空氣動力作用對于弓網受流的影響越來越顯著，受流質量的好壞直接影響動車組運行的安全性能，空氣對受電弓的作用力與運行速度的平方成正比，良好的受電弓機械結構、空氣動力學性能和控制系統(tǒng)是保證良好弓網接觸的基礎。因此，考慮空氣動力學對受電弓的影響，圍繞受電弓結構、空氣動力學的優(yōu)化問題對高速受

2、電弓的發(fā)展有重要的意義。
　　本文以高速受電弓空氣動力學為研究對象，基于空氣動力學理論，運用流體力學分析軟件Fluent對受電弓周圍流場進行討論分析，然后運用C語言編寫程序建立弓網耦合模型，分析受電弓結構參數對受流質量的影響。
　　首先，本文論述了空氣動力學基礎理論知識和流場的運動機理，為進一步分析受電弓的空氣流場、機械結構以及空氣動力特性對弓網受流的影響做基礎。
　　其次，利用三維實體建模軟件CATIA建立高速受電弓

3、的幾何模型，運用流體力學分析軟件Fluent進行仿真研究，分別討論了在無環(huán)境風和側風條件、開口運行方向和閉口運行方向不同條件下的高速受電弓下臂桿、上臂桿和弓頭組件的氣動阻力和氣動升力，同時建立周圍空氣流場云圖，使對受電弓周圍空氣的運動狀態(tài)有更加直觀的理解。通過對其機械結構的分析，根據其結構尺寸，通過計算將仿真所得的氣動升、阻力轉化為直接作用在受電弓弓頭的氣動抬升力。運用Ansys軟件建立受電弓有限元模型，分析其在高速運行時的結構強度，驗

4、證其滿足運行的強度要求。
　　最后，分別建立受電弓、接觸網動力學模型以及弓網耦合動力學模型，加載受電弓氣動抬升力，根據Newmark求解方法，運用C語言編程仿真，得出弓網動態(tài)接觸壓力和接觸線抬升量，得出弓網受流特性，并與線路試驗實測曲線進行對比，二者同時滿足國際標準EN50367?；谝呀浗⒌墓W耦合動力學模型，改變受電弓的結構設計參數，分別討論分析其對受流質量的影響，同時討論了自動降弓閥結構參數的改變對受電弓系統(tǒng)保護的影響。<