高速列车明线运行空气动力特性研究

随着铁路行业高速化发展,列车不断提速,也使得列车运行阻力、列车运行稳定性和能源消耗等一系列问题随着而来,所以人们越来越重视与列车运行相关的空气动力学问题。影响列车的空气动力特性的因素有很多,如列车长度、运行速度及车身外形等。目前对列车空气动力特性研究主要有实车试验和数值模拟两种方法,应用数值分析方法模拟列车空气动力学具有计算费用低、计算周期短等特点。本文采用数值模拟的方法对350km/h下明线运行时列车空气动力特性进行分析,特别是转向架区域对整车空气阻力的影响,主要包括列车表面压力分布、列车周围流场运动规律及列车气动阻力。 根据本文中流场流动的特点,采用非定常、三维、不可压缩气体并选用RN(Ik-ε模型对高速列车外流场进行模拟。模型采用带有复杂转向架的三辆编组列车,基于有限体积法利用流体分析软件SC/Tetra寸列车明线运行下的空气动力特型进行分析。对比有无转向架列车明线350km/h下空气动力特性,研究内容主要包括：1、列车头、中、尾车及转向架表面压力分布。2、列车车体和转向架部分周围空气流场的流动。3、列车头、中、尾车及各个转向架的空气阻力,列车各部分对整车空气阻力的影响。研究表明：1、转向架对列车表面压力分布规律影响不大,表面压力随车速的提高而增大。2、转向架处结构复杂,在转向架处的气流流动十分不规则,产生很多的涡流,增大列车阻力,影响运行稳定性。3、列车空气阻力中,压差阻力占到很大比重；列车各部分中,头车所受的空气阻力最大,同时转向架部分的阻力也不容忽视,达到了整车空气阻力的28.3%,转向架中头车一位端所受阻力最大,占到整车空气阻力的9.8%。 本文所得数据及结论为列车降阻优化提供参考,对整车空气动力特性研究进行了补充。