高速列车车门凹腔结构的流致振动特性

流致振动是高速列车设计和运维过程中需要重点关注的问题之一。针对高速列车司机室车门区域的凹腔结构，利用数值计算、风洞试验和实车线路试验相结合的方法，分析车门区域的流场特征和车门出现流致振动现象的主要原因，据此对车门两侧凹腔结构和扶手进行优化，并对封堵凹腔和扶手内移2种优化方案进行实车试验验证。结果表明：司机室车门上游凹腔结构诱导的展向涡导致车门表面出现高频的脉动压力，列车运行速度越高，压力波动幅值越大，但波动频率锁定在83 Hz，当压力幅值超过车门承受的限值后，车门将出现流致振动现象；气动拉力和气动侧向力是诱发司机室车门流致振动的主要气动载荷，车门宜设置在车体横截面不变区域；通过优化凹腔结构和扶手的形状能够消除司机室车门的流致振动现象；合理改变扶手位置能够减弱凹腔结构引起的流致振动现象；如果要消除流致振动现象，应将扶手改为盖板结构，或者将扶手截面形状改为非圆形截面。