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。     

横风中不同行驶工况下高速列车非定常空气动力特性

通过三维大涡模拟(LES)数值计算方法,对横风中不同行使工况下高速列车的非定常空气动力特性进行研究。计算得到各工况下高速列车车体所受非定常空气动力的时域特性、频域特性、脉动特性,以及列车周围非定常流动结构。分析结果表明,横风中高速列车所受空气动力存在明显的非定常性。从各工况高速列车所受空气动力脉动的均方根值来看,各节车的非定常现象基本随着合成风向角的增加而增大。在高速列车所受非定常空气动力的频域特性方面,其峰值频率集中在斯托劳哈尔数0.05~0.2范围内,这一范围对应实车情况的频率为0.5 Hz~2 Hz,这与高速列车系统本身存在的一些固有振动频率接近,存在由横风引起高速列车系统共振、降低高速列车行驶安全性乃至引发高速列车脱轨倾覆的可能性。     

"中华之星"高速列车综合空气动力性能研究

介绍了我国即将投入运营的“中华之星”高速列车空气动力性能研究过程：数值计算、风洞试验、动模型试验、在线实车试验;对两种不同头形的高速列车交会压力波、列车空气阻力、列车表面压力分布、气动升力、横向气动力、列车对周围环境的影响等空气动力性能进行了研究;分析了动力车冷却风道一位百叶窗空气流向、流速。结果表明,“中华之星”高速列车具有良好的空气动力性能,能够满足安全运行的要求。     

降低高速运行列车转向架部的空气动力噪声

介绍了高速运行列车转向架部产生空气动力噪声的原因、空气动力噪声的基本特性以及降低空气动力噪声的技术。     

高速列车的低频空气动力噪声

高速列车在没有隧道的开阔区段产生的压力波动引起空气动力噪声和桥梁噪声。在该研究中,为了弄清低于100 Hz的低频空气动力噪声源,用线性传声器阵列进行了实车测试。此外,使用模型列车用的发射装置进行了缩尺模型试验来模拟实际空气动力噪声,并对低噪声转向架空腔设计进行研究。通过这些试验,将车体下方的转向架空腔认定为空气动力主要噪声源之一。还发现将空腔做成圆形边可能是降低低频空气动力噪声的有效措施。     

快速客运专线铁路隧道设计问题

本文分析了快速客运专线铁路隧道设计中必经考虑的两个重要问题列车空气动力效应问题;列车动力作用引起的荷载问题,并提出了消减负面空气动力效应的几种方法及改造隧道底部衬砌形状以加强荷载承受能力的措施.     

考虑新干线列车地板下气流特性评估车辆下部空气动力噪声的方法

开发出了在低噪声风洞内用二维传声器阵列预测高速列车转向架空气动力噪声的方法。该方法可以有效定量估算转向架空气动力噪声。     

基于空气动力学的受电弓高速受流研究

通过分析列车在高速行驶时空气动力影响受电弓受流的动态关系,给出了作用于受电弓的空气抬升力的计算方法,探讨了提高受电弓空气动力性能可采取的措施。     

高速列车运行对铁路简支箱梁空气动力特性的影响

列车—桥梁系统的空气动力特性不仅受组合断面上的气动绕流影响,而且在顺桥向列车对桥梁的影响还呈现出非均匀性及动态变化。以高速列车通过铁路双线32 m简支梁桥为例,分析头车前35 m至尾车后35 m范围内的桥梁三分力系数变化规律,得到了高速列车运行对该型桥梁不同位置断面空气动力特性的影响规律。研究发现,在任意时刻列车对铁路桥梁的空气动力特性影响都可划分为覆盖区、过渡区和无影响区3个区段,且随着列车在桥上的运行,列车对桥梁的影响区域在动态变化。提出了一种移动窗口模型方法来动态更新桥梁不同部位的气动力系数。该方法真正实现了列车—桥梁系统的动态气动耦合,能够更为精确地模拟风—车—桥系统耦合分析中的动态风荷载。     

列车空气动力性能研究及外形、结构设计方法

列车空气动力学是列车提速和发展高速的一门关键基础科学,流线型列车外形和结构设计及梁件加工在我国是一项新的工程应用技术。本项研究以改善列车空气动力性能为起点,最终落实到我国提速和高速列车产品研制,创建一套从列车空气动力性能分析到气动外形、结构设计及头骨架梁件数控加工具有自主知识产权的产品研制方法。其研究成果已用于解决列车高速运行时出现的一系列空气动力学问题,并解决了流线型列车设计、制造等难题,目前,我国所有的流线型列车车体均用这套方法设计、制造,了得了显著的社会、经济效益,具有广阔的应用前景。同时,实现了流体力学、固体力学、车辆工程和机械设计制造等多学科交叉促进了学科发展。     

空气动力制动研究初探

分析了速度350 km/h及以上高速列车制动系统的特点;对装有风阻制动板的列车进行了数值仿真计算,得到了所设计的风阻制动板产生的制动力值,验证了风阻制动板产生制动力的效果以及前后制动板相互干扰的影响;对空气动力制动产生的附加问题进行了分析,指出了空气动力制动需要进一步研究与探讨的相关内容.     

耐克森巨额投资 中国生产特种电缆

2005年庞巴迪公司在米兰移动设计展览会上，推出运行速度超过300km／h的高速列车最新设计概念，这是庞巴迪与意大利Zagato公司合作设计的。列车外部设计具有独特的空气动力性能，大大提高了列车速度，     

横风条件下跨座式单轨车辆曲线通过稳定性研究

研究了不同横风风速下,列车在通过曲线道路时空气动力性能并进行仿真分析。根据计算得到的数据,分析了不同横风速度时相应的车体纵、横向气动力变化和列车的倾覆系数。参照有关高速列车曲线通过稳定性评定标准,给出了9级横风风速下单轨列车安全运行的速度限值,为今后单轨列车在横风作用下的运行安全性提供一定的依据。     

降低高速铁路隧道空气动力效应的工程对策

本文介绍若干工程技术措施，以策降低高速列车引起的隧道空气动力效应。     

电气化铁路强侧风条件下列车防风研究

针对新疆地区电气化铁路大风条件下的铁路列车安全进行初步研究。采用数值模拟计算方法,按列车空气动力学理论进行接触网、挡风墙及车辆受到大风空气动力影响的计算。用Fluent流场数值计算软件,按三维黏性流对各种工况接触网、挡风墙及车辆受到的大风空气动力影响分别进行数值模拟计算。根据仿真模拟计算结果,得出初步结论,并提出对于铁路防风工程设置的指导意义。     

地铁列车车头外流场的数值仿真分析

随着地铁列车的速度不断提高,其空气动力性能也显得越来越重要。提出并建立地铁列车车头外流场计算模型,运用列车空气动力学原理并借助流体分析软件CFX对计算模型进行了仿真计算。根据计算结果,分析比较了各模型的外流场、压力场的分布,得出具有良好气动性能的车头外形设计参数,可供地铁列车外形设计作参考。     

快速地铁车辆气动效应及车辆设计参数分析

对快速地铁车辆可能产生的空气动力效应进行了描述,并详细分析了与气动效应相关的车辆设计参数及其变化规律。分析表明,随着车速的提高、车辆断面积的增大,列车空气阻力、压力波幅值、气动噪声等均有不同程度的增大;列车头型长细比越大、车辆表面平顺程度越高,列车空气阻力越小。     

高速列车受电弓减阻的风洞试验研究

我国对列车气动阻力的研究主要考虑列车的头型、断面形状和底部外形等方面,在受电弓减阻方面也主要是考虑受电弓的结构外形,然而对于受电弓残阻的风洞试验研究比较少.为了获得某高速列车的空气动力特性,并考察受电弓各种减阻措施的效果,在中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所的8 m×6 m风洞中进行了列车模型的风洞试验,在风洞试验中通过在受电弓前部安装各种导流罩和风挡来测试其对受电弓阻力的影响.试验结果表明:受电弓的存在会对列车的气动阻力有约3.2%的增加;在头车尾部安装反向导流罩能有效的降低受电弓的气动阻力;在受电弓前郝安装风挡,这种风挡在侧偏角为0°时对受电弓的减阻有一定效果.     

高速列车空气动力学综合性能研究

探讨高速列车设计中所应当考虑的空气动力学问题，介绍了我国目前高速列车空气动力性能研究进展：数值计算、N,N试验、动模型试验、在线实车试验；对多种不同头形的高速列车交会压力波、列车空气阻力、列车表面压力分布、气动升力、横向气动力、列车对周围环境的影响等空气动力学性能进行了研究。研究结果表明，高速列车应具有良好的空气动力学性能，以提高运营安全性、可靠性及乘坐舒适度。     

侧向风作用下桥上列车交会过程的空气动力特性

以CRH3型高速列车为研究对象,采用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)数值模拟方法和动网格技术,通过局部动态层变法实现对侧向风作用下桥上列车交会过程的动态模拟,研究侧向风作用下桥上列车交会过程的空气动力特性。结果表明:无侧风情况下桥上列车交会时所产生的交会压力波是导致列车气动力波动的主要原因;在侧向风的作用下车-桥耦合系统的空气动力特性表现出明显的三维时空特性;与无侧向风作用相比,在侧向风的作用下,两交会列车车体表面的整体压力分布已不再具有对称性,其中迎风侧列车所受风荷载较背风侧列车的大;在列车交会过程中,由于迎风侧列车对侧向风的遮挡效应,使得背风侧列车的风荷载突变更加剧烈,这对背风侧列车过桥的安全性和舒适性更为不利;随着列车运行速度的提高,列车的侧向力系数、倾覆力矩系数逐渐增大,而且其气动力系数在列车交会瞬间的突变更加剧烈。