横风工况下高速动车组空调表面气动性能数值分析

通过采用不可压缩粘性流体的N-S方程和k-ε双方程湍流模型,建立了高速动车组模型,对其在不同横风工况下运行的外流场进行了空气动力学仿真.分析动车组空调表面的压力分布规律,结果表明：列车空调机组所受阻力值由头车至尾车逐渐减小,横风等级增加,阻力值变化不大;空调机组进出口表面负压值及冷凝器进出口压差随横风等级的增加而增大,4、8、12级横风时,空调进出口表面负压总值较无横风时分别提高约30%、174%、561%;随横风等级增加,头车空调所受横向力并无显著变化,而中,尾车空调所受横向力急剧增加,且方向与头车所受横向力相反.4、8、12级横风时,三车空调及导流罩所受横向力总值分别为78、532、2 499 N.     

动车组明线运行空调冷凝器进出口压力分布及优化

采用三维定常不可压缩κ-ε湍流模型方程,对某新研制动车组在400 km/h速度等级下明线运行时的空气动力学特性进行了研究,分析空调冷凝器表面进、出风口的压力分布规律,研究了冷凝风机进出口压差,分析对比了三种冷凝器进出风口位置设计方案的性能优劣.计算结果表明,冷凝器中间进风两边出风且加扰流罩的设计方案进出风效果最好.     

大风区不同路堑结构中高速动车组的气动特性

建立长路堑路段高速动车组运行模型,通过数值模拟得到不同工况下动车组气动力,分析强横风环境下路堑结构对动车组气动特性的影响.研究表明:不同路堑结构中气动阻力均随风速和车速增大而增大,深路堑中动车组气动阻力约为浅路堑的2～2.5倍;在3 m深度的浅路堑结构中,动车组所受升力为正值,升力和横向力均随横风风速增大而增大;而在10 m深度的深路堑结构中,动车组所受升力为负值,升力随横风风速增大而增大,横向力随风速增大而减小;分析车速对气动力的影响:在浅路堑结构中,除阻力外,列车车速对其他气动力影响较小;在深路堑中,动车组气动力大小均随车速增大而增大,在相同风速条件下,当风速高于15 m/s时,车速每增大50 km/h,横向力和倾覆力矩增大约50%.     

基于高斯过程回归的动车组气动性能预测研究

动车组外形设计后需要进行气动性能分析,以验证模型是否符合气动性能要求.针对传统试车实验和CFD方法成本高、用时长的缺点,提出了一种基于高斯过程回归的动车组气动性能预测模型.选取不同动车组的实体模型,利用STAM-CCM+仿真软件分别得到各模型的气动阻力模拟值,以此作为训练样本集合,然后采用高斯过程回归对训练样本进行学习,探寻动车外形与气动阻力关系,并预测明线动车组气动阻力,最后通过预测残差拟合验证了高斯过程回归预测模型的合理性和准确性.     

横风下复线路堤高度对高速列车气动性能的影响

利用Creo软件建立了某型动车组头中尾3车编组和不同高度的路堤模型,通过Fluent软件模拟列车在车速分别为300和350 km·h^-1,横风风速分别为17.10、20.70、24.40和28.40 m·s^-1的环境下运行,将获取的高速列车气动力载荷施加到Simpack建立的动力学模型中,计算其动力学性能参数;深入分析了横风工况下高速列车在不同高度复线路堤背风侧运行时车体的压力分布、气流场结构、气动力与风致安全性,并重点探究了头车在不同运行速度和横风风速下的运行安全性。分析结果表明：在相同车速和横风环境下,随着路堤高度的增加,列车受到的侧向力整体呈增大趋势,尾车在横风作用下受到反向侧向力,头车所受侧向力最大,且升力持续增大,中间车所受升力相对较大,尾车所受阻力最大;横风环境下列车压力峰值点位于头车鼻尖处且向迎风侧偏移,各路堤高度工况下气流场结构基本相同,头车背风侧和底部转向架处有明显的涡流,但尾车处的涡流却在迎风侧,这可能是导致尾车反向侧向力的主因;脱轨系数、轮轴横向力、轮轨垂向力和轮重减载率均随路堤高度和横风风速的增大而增大,轮轨垂向力始终在安全限值内,当横风风速分别为24.40和28.40 m·s^-1时,列车运行速度应分别低于350和300 km·h^-1,以保证列车行车安全。     

横风作用下安全车速的仿真分析

横风多发生在风口,如桥梁、匝道、隧道进出口,严重威胁公路行车的安全。文章基于汽车动力学原理和道路行车安全分析理论,按车型分为小客车和厢式货车,建立了横风作用下的车辆受力模型,用mathematica 9.0计算危险时刻的临界车速,并转化为数学坐标绘出车速安全限值的拟合曲线。根据数据和图像分析不同大小横风作用下车速安全限值的变化规律,以及不同车型对横风影响的反应程度的差异。研究过程和结果可为后续横风预警系统的研发提供数据基础和理论参考。     

川藏铁路特殊气象环境对动车组隧道气动阻力的影响

为研究川藏铁路温度与气压条件变化对动车组隧道气动阻力的影响，通过调研川藏铁路雅安至林芝段各站点气象数据，建立了川藏铁路特殊高原气象条件下动车组列车隧道气动阻力的计算模型，分析了川藏铁路沿线气压与温度变化对动车组隧道气动阻力的影响. 研究结果表明:动车组列车的隧道气动阻力与线路环境的气压、温度密切相关；环境气压越低，隧道气动阻力越小，环境温度越低，隧道气动阻力越大；与平原地区的气象环境相比，川藏铁路沿线气压变化对动车组列车隧道运行阻力的影响能达到30%左右，温度变化对动车组隧道运行阻力的影响在10%左右.      

高速动车组空调系统数值仿真及引入UIC标准的评价

为分析某高速动车组头车车厢空调通风系统性能,基于CFD数值仿真技术对该车空调通风系统模型进行数值计算.为评价数值计算结果,引入UIC-553标准,分析标准测点的温度值和速度值,证明该车空调通风系统设计合理,满足人体舒适性要求.同时,将该空调系统的设计理念推广到国内其它客车的空调通风系统的设计过程中是很有意义的.     

高速动车组空调系统数值仿真及引入UIC标准的评价

为分析某高速动车组头车车厢空调通风系统性能,基于CFD数值仿真技术对该车空调通风系统模型进行数值计算.为评价数值计算结果,引入UIC-553标准,分析标准测点的温度值和速度值,证明该车空调通风系统设计合理,满足人体舒适性要求.同时,将该空调系统的设计理念推广到国内其它客车的空调通风系统的设计过程中是很有意义的.     

时速250km动车组设备舱裙板气动载荷线路测试分析

为制定时速250 km速度等级动车组设备舱裙板气动载荷谱,通过对实际运行中的时速250 km等级动车组设备舱裙板气动载荷开展线路测试研究,并将全线所有列车通过隧道、列车明线交会工况集中起来统计分析,得出了设备舱裙板各测点内外压差的最大值、最小值和峰峰值的统计分布规律.经分析,列车隧道通过、隧道交会、明线交会时,设备舱裙板各点绝对压力的有不同特征;设备舱裙板气动载荷压差峰峰值最大不超过1500 Pa,该值可作为时速250 km速度等级列车设备舱裙板静强度载荷设计输入参考值;压差峰峰值主要集中在1000 Pa左右,该值可以作为时速250 km等级动车组设备舱裙板气动载荷疲劳设计输入参考值.