高速列車氣動特性及環(huán)境影響研究.pdf

1、當今世界，“安全、舒適、環(huán)保、快速”是鐵路發(fā)展的主題。隨著列車運營速度提高，系統(tǒng)運輸效率得到提升，市民出行耗時更少，但與此同時，高速列車與環(huán)境的相互作用更加復雜和劇烈。這種相互作用不僅對列車本身運行的安全性提出了更高要求，更對周邊環(huán)境提出了更大挑戰(zhàn)。為了適應高速列車更安全、更舒適、更環(huán)保、更快速的發(fā)展要求，本文以數(shù)值模擬為研究方法，對高速列車在側(cè)風、會車等條件下的氣動特性以及高速行駛時對周圍環(huán)境的影響進行了深入研究，主要工作如下:

2、>　　(1)介紹了計算流體力學(Computational Fluid Dynamics，CFD)的流動控制方程與數(shù)值計算方法，分析與比較了幾類常用湍流模型對高速列車流場數(shù)值模擬結(jié)果的影響，確定了SST k-ω模型為本次研究中的湍流模型。
　　(2)以某CRH3型高速列車為例，建立了側(cè)風-單車模型;以風洞模擬方式，對單列車在橫向風中的氣動特性進行了研究，得到了不同速度（200km/h～400km/h）、不同風速（0m/s～40m/

3、s）下各節(jié)車廂各項氣動系數(shù)的變化規(guī)律。
　　(3)建立了側(cè)風-會車模型，采用動網(wǎng)格技術，對相同列車在明線等速交會的過程進行了模擬，得到了不同交會速度(250km/h～450km/h)、不同風速(0m/s～40m/s)下各節(jié)車廂相關氣動系數(shù)的變化規(guī)律，重點分析了列車迎風面及背風面在橫向風會車過程中的氣動特性變化，并指出了無風等速會車時，列車附近空間流場及車身表面壓力的變化具有一定的相似性。
　　(4)建立了隧道-會車模型，采用

4、動網(wǎng)格技術，對相同列車在隧道中等速交會的過程進行了模擬，得到了不同交會速度（300km/h～400km/h）下各節(jié)車廂相關氣動系數(shù)及隧道壁面壓力的變化規(guī)律，通過馬赫波傳播理論重點分析了會車過程中頭車阻力、尾車阻力以及隧道壁面壓力的變化規(guī)律，并指出了隧道等速會車時列車附近空間流場及車身表面壓力的變化具有一定的相似性，但空間流場結(jié)構(gòu)不具有幾何中心對稱性。
　　(5)建立了無風-單車對稱模型，采用動網(wǎng)格技術，對單列車在明線運行的過程進行