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

1、高速運(yùn)行的列車在遇到橫風(fēng)時(shí)，其空氣動(dòng)力學(xué)性能和運(yùn)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(xiǎn)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(yùn)行安全及提高列車運(yùn)行的平穩(wěn)性提供依據(jù)。本文以CRH型高速列車的真實(shí)原型為研究對象，對其空氣動(dòng)力學(xué)特性和運(yùn)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(shí)的氣動(dòng)特性及外部流場進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)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(yùn)行時(shí)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(dòng)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(dòng)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(yùn)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(shí)，將使用STAR－CCM+軟件計(jì)算所得到的列

3、車橫風(fēng)氣動(dòng)作用力加載到列車上，結(jié)合車輛軌道動(dòng)力學(xué)，基于Kalker非線性滾動(dòng)輪軌接觸理論和京津線軌道譜，應(yīng)用多體動(dòng)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(dòng)力學(xué)模型。通過仿真計(jì)算，得到了列車在不同運(yùn)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(dòng)力學(xué)性能參數(shù)，并根據(jù)有關(guān)高速列車車輛軌道動(dòng)力學(xué)的規(guī)范對列車在不同車速和風(fēng)速下的運(yùn)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。