侧风下高速列车空气动力学特性研究

发布时间：2024-03-24 08:34

　　随着高速列车的发展,高速列车的运行速度不断提升,使得高速列车受气动力的影响也越来越大。特别是高速列车在侧风条件下高速运行时,列车的空气动力学问题就显得尤为突出。所以,为保证高速列车的安全运行,对侧风下高速列车的空气动力学进行研究是很有必要的。本文是根据CRH2型高速列车模型,运用ICEM 15.0基于该列车模型对整体计算域进行了模型建立和网格的划分,并利用流体力学软件Fluent对列车在各工况下运行时的流场和气动力参数进行了分析计算。其中,对侧风下列车在地面和桥面上运行时的流场结构进行仿真模拟,采用的是合成风法和大涡模拟;对侧风条件下列车在地面和桥面等速交会时的流场压力分布和气动力参数进行仿真计算,采用的是滑移网格法和k-?两方程湍流模型。计算结果表明:(1)在侧风条件下地面结构对列车周围流场影响不大;而桥面结构会使列车周围流场结构变得更加复杂。侧风下单车在地面和桥面上运行时都是头车受到的横向气动力极值和波动幅值最大。(2)侧风下列车在地面交会过程中,列车的气动力会受到对向来车头车和尾车压缩波的影响。列车交会速度和侧风速度越大,迎、背风车受到的横向气动力极值和幅值也越大。(3)侧风下列...

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 选题背景及研究意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 研究内容
    1.4 研究方法
第2章 高速列车气动力计算模型和数值模拟方法
    2.1 高速列车气动作用力参数
        2.1.1 列车所受侧力与侧力系数
        2.1.2 列车气动升力与升力系数
        2.1.3 列车气动力矩与力矩系数
    2.2 流体流动的控制方程
        2.2.1 质量守恒方程
        2.2.2 动量守恒方程
        2.2.3 能量守恒方程
    2.3 湍流计算方法
    2.4 流体数值计算方法
第3章 列车仿真模型的建立
    3.1 模型的基本假设
    3.2 计算区域
    3.3 网格划分
    3.4 边界条件
第4章 侧风下列车流场结构和交会气动力分析
    4.1 侧风下单车流场和气动力分析
        4.1.1 单列列车周围的流场结构分析
        4.1.2 侧风下地面列车横向气动力分析
        4.1.3 侧风下桥面列车横向气动力分析
    4.2 侧风下列车交会的压力分布
        4.2.1 会车前列车的压力分布
        4.2.2 会车时列车的压力分布
    4.3 侧风下列车等速会车的气动力分析
        4.3.1 迎风车气动力分析
        4.3.2 背风车气动力分析
        4.3.3 侧风条件下地面上单车和交会列车的横向气动力对比
    4.4 不同侧风速度下列车等交会的气动力分析
        4.4.1 不同风速下迎风车交会的气动力分析
        4.4.2 不同风速下背风车交会的气动力分析
    4.5 迎风车和背风车的横向气动力对比分析
        4.5.1 迎风车和背风车侧力对比
        4.5.2 迎风车和背风车倾覆力矩对比
    4.6 本章小结
第5章 侧风下列车在桥上交会运行的气动力分析
    5.1 侧风下列车在桥面交会运行时的气动力分析
        5.1.1 侧风下列车在桥面交会运行时迎风车的气动力分析
        5.1.2 侧风下列车在桥面交会运行时背风车的气动力分析
    5.2 桥面迎风车和背风车横向气动力对比分析
        5.2.1 迎风车和背风车头车侧力对比分析
        5.2.2 迎风车和背风车头车倾覆力矩对比分析
    5.3 桥面背风车和地面背风车的横向气动力对比分析
        5.3.1 桥面和地面背风车头车的侧力对比分析
        5.3.2 侧风下桥面背风车和地面背风车的倾覆力矩对比分析
    5.4 本章小结
总结与展望
致谢
参考文献
攻读硕士期间发表的论文



本文编号：3937214