橫風(fēng)作用下200km-h動車組安全性研究.pdf

1、隨著我國高速鐵路的發(fā)展，高速動車組的空氣動力學(xué)尤其是橫風(fēng)作用下動車組的安全性研究值得重視。本文以國內(nèi)某高速動車組為研究對象，研究了橫風(fēng)作用下該動車組在我國秦沈線及德國高干擾線路下通過直線及曲線時的安全性，并提出了該動車的速度限值。 首先，文章對列車空氣動力學(xué)的理論進行了研究，推導(dǎo)出動車周圍三維流場的基本控制方程。在作出一些合理假設(shè)的前提下，建立了該動車的空氣動力學(xué)數(shù)學(xué)模型和物理模型，利用計算流體動力學(xué)軟件FLUENT進行列車空氣

2、動力學(xué)的計算與分析，得出了動車在常值側(cè)風(fēng)和陣風(fēng)工況下的氣動力及氣動力矩。通過對比，本文計算的壓力系數(shù)曲線與相關(guān)文獻的試驗研究曲線的趨勢基本吻合，計算結(jié)果具有一定的參考價值。研究表明，常值側(cè)風(fēng)和陣風(fēng)工況下，動車受到的氣動力和力矩曲線的趨勢基本是一致的；除部分車速下頭車的阻力和升力值小于中間車和尾車外，列車頭車的氣動力及力矩均大于中間車和尾車且呈現(xiàn)線性增加的趨勢。 其次，借助德國多體動力學(xué)軟件SIMPACK建立了該動車的多體動力學(xué)模

3、型并進行了臨界速度計算。該動車的線性臨界速度為540km/h，非線性臨界速度為410 km/h，均高于該車的構(gòu)造速度200km/h。然后，文章研究了將空氣動力學(xué)結(jié)果加載到多體動力學(xué)模型中，加載時間對動車安全性指標的影響。結(jié)合本文的研究，風(fēng)載荷加載時間均采用2秒。 最后，通過計算得出了直線常值側(cè)風(fēng)和陣風(fēng)工況、曲線常值側(cè)風(fēng)工況下動車在我國秦沈線和德國高干擾線路上運行的速度限值。從計算結(jié)果來看，利用我國秦沈線軌道譜計算的動力學(xué)安全指標