橫風(fēng)作用下200km-h動(dòng)車組安全性研究.pdf

1、隨著我國(guó)高速鐵路的發(fā)展，高速動(dòng)車組的空氣動(dòng)力學(xué)尤其是橫風(fēng)作用下動(dòng)車組的安全性研究值得重視。本文以國(guó)內(nèi)某高速動(dòng)車組為研究對(duì)象，研究了橫風(fēng)作用下該動(dòng)車組在我國(guó)秦沈線及德國(guó)高干擾線路下通過(guò)直線及曲線時(shí)的安全性，并提出了該動(dòng)車的速度限值。 首先，文章對(duì)列車空氣動(dòng)力學(xué)的理論進(jìn)行了研究，推導(dǎo)出動(dòng)車周圍三維流場(chǎng)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(dòng)車的空氣動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型和物理模型，利用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件FLUENT進(jìn)行列車空氣

2、動(dòng)力學(xué)的計(jì)算與分析，得出了動(dòng)車在常值側(cè)風(fēng)和陣風(fēng)工況下的氣動(dòng)力及氣動(dòng)力矩。通過(guò)對(duì)比，本文計(jì)算的壓力系數(shù)曲線與相關(guān)文獻(xiàn)的試驗(yàn)研究曲線的趨勢(shì)基本吻合，計(jì)算結(jié)果具有一定的參考價(jià)值。研究表明，常值側(cè)風(fēng)和陣風(fēng)工況下，動(dòng)車受到的氣動(dòng)力和力矩曲線的趨勢(shì)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(dòng)力及力矩均大于中間車和尾車且呈現(xiàn)線性增加的趨勢(shì)。 其次，借助德國(guó)多體動(dòng)力學(xué)軟件SIMPACK建立了該動(dòng)車的多體動(dòng)力學(xué)模

3、型并進(jìn)行了臨界速度計(jì)算。該動(dòng)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(dòng)力學(xué)結(jié)果加載到多體動(dòng)力學(xué)模型中，加載時(shí)間對(duì)動(dòng)車安全性指標(biāo)的影響。結(jié)合本文的研究，風(fēng)載荷加載時(shí)間均采用2秒。 最后，通過(guò)計(jì)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(dòng)車在我國(guó)秦沈線和德國(guó)高干擾線路上運(yùn)行的速度限值。從計(jì)算結(jié)果來(lái)看，利用我國(guó)秦沈線軌道譜計(jì)算的動(dòng)力學(xué)安全指標(biāo)