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高速列车表面压力分布的数值计算

高速列车表面压力分布的数值计算梁习锋曾剑明(长沙铁道学院高速列车研究中心410075长沙)摘要用三维面元法对三种不同机车头型形状的高速列车表面压力分布进行了数值计算,并与风洞试验进行了对比,计算结果与试验结果一致。主题词高速列车空气动力学数值计算AbstractByusingthree-dimensionalfiniteelementmethod,numericalcom-putationonsurfacepressuredistributiononthreediferentshapesoflocomotiveheadsforhighspeedtrainsiscarriedoutandcomparedwithresultofwindtunneltest.Theresultofcomputationcoincideswithtestresult.KeyWordshighspeedtrain;aerodynamics;numeric...  (本文共4页) 阅读全文>>

中南大学
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扰流板对高速列车的气动性能影响

采用基于Spalart-Allmaras方程的DES数值方法,就尾部安装不同布置方式的扰流板对列车气动性能的影响展开研究,研究结果如下:列车尾部没有布置导流板时,头车、尾车压力各自基本上呈对称分布;头车阻力小于尾车阻力,而升力大于尾车升力;尾部两涡旋沿列车长度方向以列车纵向中心对称面为分界左右分布,且两涡漩气流运动方向相反;同时由于湍流的瞬态性,两涡旋强度不等;当流场尾部横截面逐渐远离列车时,两涡旋的强度下降,伴随两涡心距离变大。列车尾部安装横向扰流板时,尾车的气动阻力变大,升力减小;尾车表面的正压区相对于无扰流板时,集中出现在横向扰流板的上方,正压最强处上移到了扰流板的上部,但正压面积减小,且扰流板下方出现较大范围的负压区,增大横向扰流板高度,尾车气动阻力增大,气动升力减小,但变化不明显,尾车表面的正压强度增强。列车尾部安装竖向扰流板时,尾车的气动阻力变大,升力减小;尾车表面的正压区面积大于安装横向扰流板时,但强度小于后者;增...  (本文共69页) 本文目录 | 阅读全文>>

北京交通大学
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高速列车的横风效应及动力学性能研究

高速运行的列车在遇到横风时,其空气动力学性能和运行稳定性将发生显著改变,列车产生倾覆或脱轨的危险性大大增加。因此,需要深入研究高速列车的横风效应问题,以便为采取有效方法保证高速列车的运行安全及提高列车运行的平稳性提供依据。本文以CRH型高速列车的真实原型为研究对象,对其空气动力学特性和运行稳定性进行了分析。针对复线路堤和平地两种线路条件,基于三维、定常、不可压Navier-Stokes方程以及k-ε两方程湍流模型,利用CFD软件STAR-CCM+,对高速列车受到横风作用时的气动特性及外部流场进行了数值模拟计算。分析了高速列车在路堤的远风侧和近风侧轨道上以不同车速在横风中运行时的表面压力分布、外流场压力分布和速度场分布,以及各气动作用力系数随车速和风速变化的规律,指出了列车在远风侧和近风侧工况下气动特性的不同。并且,对列车在复线路堤和平地两种线路上运行的横风效应进行了对比分析,掌握了两者规律的异同。同时,将使用STAR-CCM+软...  (本文共137页) 本文目录 | 阅读全文>>

西南交通大学
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考虑空气动力效应时高速列车运行安全平稳性研究

随着列车速度的不断提高,不仅列车空气阻力急剧增大,能耗急剧增加,还因列车在强横风环境下运行和通过隧道时,列车与空气之间的相互作用加剧,出现了一系列亟待解决的由空气动力效应引起的危及行车安全和降低旅客乘坐舒适性的问题。因此,高速列车—空气相互作用问题是一个关系高速铁路安全运行的重要工程技术问题,也是我国高速铁路发展必须解决的关键技术问题之一。针对列车在横风环境下和隧道内高速运行时的空气动力学问题,本文采用数值计算方法,综合考虑列车、轨道和隧道等因素,对明线上和隧道内,高速列车与空气之间相互作用以及空气动力对列车运行安全性和舒适性的影响进行了研究。在任意拉格朗日—欧拉框架下,以Navier-Stokes方程和k-ε两方程湍流模型为基础,采用有限体积法建立了列车空气动力学数值计算模型;基于车辆—轨道耦合动力学理论,建立了列车—轨道耦合系统动力学分析模型;采用任意拉格朗日—欧拉方法(ALE)处理列车与空气间存在的运动边界,实现了车辆系统...  (本文共146页) 本文目录 | 阅读全文>>

西南交通大学
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转向架对高速列车气动特性影响研究

随着列车速度的不断提高,空气对高速列车产生气动作用的影响越来越大,而列车运动引起的气流流动也严重的影响了沿线周边环境。同时,列车速度的提高加剧了轮轨间作用力,运行能耗增加,这些均对车辆设计及运行控制提出了更高的要求。而以往建模时常被忽略的转向架,影响的不仅是列车的气动性能,同时也是轮轨关系及地面效应研究的基础。因此,以往过多简化模型计算得到的结果越来越不能满足现代高速列车的设计及运行控制要求。本文正是在以往研究的基础上,建立更为详细的计算模型,采用数值计算方法研究了列车周围的流场分布特性及转向架对列车气动特性的影响,一方面为车辆设计及运行控制提供更为准确的气动数据,另一方面也为进一步深入研究轮轨间热应力及地面效应的影响奠定了基础。文中基于列车空气动力学,根据明线上列车绕流特点,以Navier-Stokes方程和k-ε两方程湍流模型为基础,建立适用于求解列车三维湍流场的计算模型,利用计算流体动力学软件(STAR-CD),对不同横风...  (本文共92页) 本文目录 | 阅读全文>>

北京交通大学
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横风作用下的高速列车气动特性及运行安全性研究

高速列车具有十分复杂的三维几何外形和大长细比,在高速运行时形成复杂的、强非线性的三维粘性绕流流动。与在无风环境中相比,列车遇到横风时,其绕流流场和气动特性将发生剧烈变化,轮轨动力学性能亦随之改变,使列车的运行安全受到影响。目前,国内外针对高速列车横风效应和气动安全性的研究己取得诸多成果,但在复杂场景建模、横风气动力分析、横风效应的非定常性质,以及横风气动特性对列车运行安全的影响等方面的研究还需进一步深入。本文通过理论分析、模型实验、流动数值模拟和多体动力学仿真相结合的方法,以CRH型高速列车原型为研究对象,对列车的横风气动特性和相应的车辆轨道动力学问题进行了数值模拟与仿真分析,探讨了横风作用下的列车运行安全控制问题。主要内容包括以下几部分:1、研究了单列高速列车在明线横风环境中运行的气动特性。结果表明:使用均匀风和大气底层边界速度型两种风场计算的列车气动作用力相差20%-60%,差值大小与平地、路堤和桥梁等路面条件以及车辆位置相...  (本文共268页) 本文目录 | 阅读全文>>