高速列车设备舱压力特性分析

利用CFD数值模拟方法,研究了在隧道内会车工况下CRH3型列车设备舱的压力特性,为列车设备舱的结构设计提供了理论依据。     

模拟高速列车车顶湍流流场的风洞试验方法

由于风洞试验与列车实际运行时气流流动状态存在差异,在评估诸如受电弓等设备的气动噪声及其气动力时,有时会产生很大误差.本文首先测试了列车实际运行过程中集电装置周围的湍流流场,然后针对试验方法进行了改进,即在风洞试验测试段的上游设置障碍物,以模拟湍流流动.最后,对比评估了有无障碍物时受电弓模型上产生的气动噪声及作用于受电弓模型上的气动力的差异,表明所提出的风洞试验方法能够较好地模拟真实列车.     

列车周围流场数值研究

本文采用有限体积法求解具有原始变量的低速Ｎ－Ｓ方程，对列车周围流场进行数值模拟研究，计算中对转向架和受电弓处作了简化处理，得到了三车编组情况下列车表面压力分布及气通阻力系数，并与列车模型风洞实验结果进行了对比。     

高速列车气动特性分析技术及其发展

发展高速列车已成为许多国家的重要工程项目之一，随着速度的增加，高速列车空气动力学问题显露出来，需要加强对气动特性的分析，本文在阐明风洞试验与数值模拟的优劣之后，强调这两种分析技术的整体效应和相互校正作用，随后重点研究归纳了数值模拟了技术的计算模型，边界条件以及分析流程图，最后提出了建议。     

未来高速列车开发设想

以德国ＩＣＥ高速列车为例，介绍了未来高速列车设计，开发以及环境保护影响等方向的设想。     

高速列车设计问题与对策

以法国ＴＧＶ为例，阐述了高速列车动力学性能，制动距离，牵引功率和旅客舒适等设计问题，并介绍了业已采取的对策。     

高速列车通过隧道时产生的瞬变压力

本文扼要地叙述了国际铁路联盟（ＵＩＣ）试验研究所对于高速列车通过隧道时生产的空力学问题所进行的理论和试验研究的情况与结果。     

高速列车通过隧道压力波特性试验研究

近年来,在多条高速线路上对各型高速列车进行了一系列隧道通过和隧道交会试验。现通过对这些空气动力学实车试验数据进行详细分析,获得了高速列车通过隧道和在隧道内交会过程中的压力波特性,以及压力波随列车长度、运行速度和隧道长度等影响因素变化的规律。     

高速列车外形及发展趋势

分析高速列车外形对其空气动力学现象的影响，介绍当前世界各国高速列车外形的发展趋势。指出必须寻求最佳列车外形以降低列车的空气阻力和能耗，提高列车运行速度，提高列车运行的安全性和舒适度。     

侧风风场特征对高速列车气动性能作用的研究

侧风风场特征,如均匀风和大气底层边界速度型对高速列车在侧风环境下运行的安全性评估有直接影响.为了准确地评估侧风对在平原上运行的高速列车的影响,基于三维定常可压缩流动的NS方程,采用SSTk-ω两方程湍流模型和有限体积法,对时速350 km的动车组在均匀风和大气底层边界速度型风场中的流场和气动力特性分别进行了数值模拟计算和分析.结果表明:对在平原上运行的高速列车而言,作用于列车的气动升力、侧向力及倾覆力矩均随侧风风向角的增大而迅速增大;当风场为大气底层边界速度型时,列车顶部与底部及两个侧面的压力差小于风场为均匀风时的压力差,侧向力及倾覆力矩均小于风场为均匀风时的力及力矩,升力则随侧风风向角的增加具有不确定性.采用均匀风场评估高速列车在平原侧风环境中运行的安全性,会高估侧风对列车运行安全影响的风险,使得过低地限制列车的安全行驶速度,从而影响列车的正常运行效率.建议采用大气底层边界速度型风场进行评估.     

运行工况和环境对高速列车设备通风的影响分析

对不同速度、不同运行环境对高速列车设备通风的影响因素进行了研究分析.研究结果表明,车速和环境温度的变化对设备通风的影响不明显;隧道运行时设备的通风量略有降低;湿度对通风设备的压头和功率等有一定的影响.     

高速列车合金锻钢制动盘温度场仿真分析

紧急制动时的制动盘温度状况与其使用寿命密切相关,而如何准确预测制动盘摩擦表面的温度及温度场分布成为研究摩擦制动盘表面磨损、金相转变及热裂纹的关键技术。本文提出了一种把热辐射系数折算成对流换热系数的方法,建立了锻钢制动盘三维循环对称有限元模型、热输入数学模型及对流散热数学模型。用平均轴制动功率法,对高速列车“中华之星”在270 km/h紧急制动时制动盘温度场分布进行仿真。仿真结果表明,高速列车实施紧急制动时,制动盘摩擦升温最高可达935℃,且高温区域集中在制动盘摩擦表面的中部区域。在1∶1制动动力台进行紧急制动试验,试验结果与仿真数据比较接近,从而验证了该模型的有效性,为制动盘应力场分析及其结构参数优化提供了直接依据。     

高速动车组排水系统压力保护装置

为保证高速动车组车厢的气密性和舒适性,直排的管路中须设置压力保护装置。分析了目前高速动车组使用的几种压力保护装置的结构和原理,并分析了它们的优缺点,提出了压力保护装置选型原则。     

高速列车湍流特性的数值模拟

为了研究不同的湍流模型对数值模拟结果精度和数值准确度的影响,采用了PRO-E和ICEMCFD进行模型的建立和网格的生成,使用FLUENT软件对高速列车外流场进行分析,在其他条件不变的情况下,湍流模型选用双方程k-ε模型和标准k-ω模型,通过对流场的受力和速度分布图的分析对比,可以看出RNGk-ε得出的数值结果与真实情况最接近,更加符合列车外流场气动的特性。     

高速动车组牵引特性分析

目前,200km/h的交流传动动车组已经运行在沪杭、沪宁既有线上。未来350km/h的交流传动动车组将在京津、沪宁城际铁路和京沪高速铁路上运行。高速动车组具有重量轻、粘着利用好、起动加速度快等特点。以CRH2型4动4拖8节编组为例,介绍交流传动动车组牵引加速度、牵引力、制动力和制动距离等的计算,以及在故障情况下的运行特点。     

CRH2型高速动车组无线数据传输装置研制

结合高速动车组的运用和维护的需求,介绍了CRH2型高速动车组无线数据传输装置的作用和功能,并从该装置研制的技术方案和设计实现方面,对装置作了进一步阐述.     

横风下高速列车非定常空气动力特性研究

通过大涡模拟(LES)数值计算方法,对均匀定常横风下高速列车的非定常空气动力特性进行了研究。计算得到横风下列车车体所受空气动力的时域及频域特性、列车周围非定常流动结构及相应非定常流场特性。对计算结果分析表明,即使在均匀定常横风下,列车所受空气动力也存在明显的非定常性。对于所研究车型,这种非定常空气动力的特征频率出现在11 Hz以下,并且主要峰值集中在0~3 Hz区间,这与列车系统本身的固有振动模态频率接近,存在横风引起列车系统共振,进而发生列车倾覆的可能;同时研究表明,横风下列车周围流场非定常特性与列车所受非定常空气动力特性在频域中存在对应关系,可以通过测量非定常流场确定列车非定常空气动力特性。     

高速列车车下设备舱温度场分析

高速列车在运行时,列车与空气的相互作用十分强烈。在实际的车辆开发研究过程中,随着列车的提速,如何有效地利用空气动力学特性变得愈来愈重要[1]。本文创建了350km/h高速列车编组明线运行的三维计算模型,并建立了头车车下设备舱内部流场的计算模型。对列车在环境温度为40℃～-40℃下,设备舱内的温度分布情况进行了数值研究,获得发热设备表面温度随不同环境温度的变化规律,为车下设备的合理布局提供依据。     

安装风阻制动装置的高速列车制动距离研究

随着高速列车运行速度的提高,采用包括风阻制动技术在内的组合制动方式以保证高速列车紧急制动时达到规定的制动距离成为热点研究方向。文章针对目前研发中的新型分布式风阻制动装置,采用计算流体力学(CFD)方法对安装风阻制动装置的列车进行了制动力计算,并将相关结果作为输入参数,评估不同布置工况下风阻制动装置对高速列车制动距离的影响。依据评估结果,确定了风阻制动装置的适用速度范围、使用特点及效果。