高速列车空气阻力试验研究

高速列车运行阻力中空气阻力占主要成分，列车运行时还会产生许多空气动力现象，根据空气动力学性能，设计列车的外型和整体结构，是建设高速铁路前必须解决的问题。本文对高速列车空气阻力进行了试验研究和分析。     

高速列车减小空气阻力措施的风洞试验研究

本文采用高速列车模型开展减小空气阻力措施的风洞试验研究,对采用不同减小空气阻力措施的高速列车模型的空气阻力特性进行对比分析,得到不同减小空气阻力措施的减阻效果。研究结果表明:在侧偏角为0°状态(列车直行和无侧风状态)下,在车顶采用优化空调导流罩3减阻效果最好,全车减阻效果可达4.59%;车身侧面裙板包住转向架外露的部分越多越有利于减小空气阻力;全封闭外风挡与半封闭外风挡的减阻效果相当;在车底部转向架周围空腔安装底部导流板2的减阻效果最好,全车减阻效果可达3.7%。通过对高速列车减小空气阻力措施的风洞试验研究,为高速列车减小空气阻力和外形优化提供了参考依据。     

降低货物列车空气阻力的研究

随着国内提速旅客列车的开行，货物列车运行速度也需相应提高。降低货车的空气阻力，对减少能耗具有重大的现实意义及经济价值。文章介绍了国外降低货车空气阻力所进行的工作及取得的成果。     

高速列车空气阻力测量分析方法

为从高速列车阻力中分离出空气阻力和其他阻力,基于空气阻力与列车质量基本无关、其他阻力与列车质量成正比的假设,以及列车满载和空载状态下的惰行工况阻力测量数据,建立列车空气阻力、其他阻力、质量和速度的关联方程组,并对空气阻力项施加过零点且单调递增的约束,从而得到高速列车的空气阻力及其他阻力的计算公式;然后采用速度—加速度拟合和基于时间—速度曲线的列车阻力优化2种方法对CRH3型高速动车组的空气阻力进行分析。研究结果表明:利用空气阻力与列车质量基本无关、其他阻力与列车质量成正比的工程假设,可实现高速列车空气阻力与其他阻力的解耦及耦合分析;CRH3型动车组的空气阻力和其他阻力算式中均包含了与列车速度有关的二次项和一次项,但在空气阻力算式中与列车速度有关的一次项数值很小,可以忽略不计;对高速列车而言,采用列车总阻力的形式较采用列车单位基本阻力的形式更能准确地表达列车阻力的特性。     

沉管隧道高速列车空气阻力水力学模型试验研究

为了分析拟建的京沪高速铁路越江沉管隧道中高速列车通过时遇到的空气阻力问题,采用水流模型模拟气流原型,根据模型试验获得的列车空气阻力及相关数据,结合国内外的有关理论和试验成果,形成隧道中高速列车的空气阻力计算方法,并最终提出沉管隧道列车空气阻力参数。     

列车编组方式对运行空气阻力的影响

根据风洞试验结果，分析列车不同混编状况，不同头、尾部形状组合及列车编组长度等对运行空气阻力的影响，为合理确定列车编组方式提供了依据。     

风环境下的列车空气阻力特性研究

采用风洞试验方法研究大风环境下列车(由头车、中间车和尾车组成)空气阻力特性,得到风速、风向、列车速度与列车空气阻力之间的关系式.研究结果表明:顺风使列车空气阻力骤降,相当于大风对列车产生非常大的助推力;逆风使列车空气阻力增加,相当于大风对列车产生附加空气阻力.列车空气阻力随小角度风向角的增加而迅速增大,此时,头车空气阻力系数与风向角或风车速比均呈二次方关系增加,而中间车和尾车的空气阻力系数与风向角或风车速比均呈三次方关系增加;当风向角达到一定值时,列车运行速度、风速、风向耦合作用使列车空气阻力达到最大值,此后,列车空气阻力不仅不再随风向角的增加而增大,还有可能随其增加而降低.     

隧道中列车空气阻力数值模拟研究

建立了一套计算隧道中列空气阻力的数值方法，其中数学模型采用可压缩性流体的ｋ－ε双方程湍流模型，计算方法采用ＰＩＳＯ算法，对不规则边界提出了速度修正法，在壁函数中引入了壁面粗糙度的影响，通过不同条件下的数值模拟，获得了全场的压力分布，以及空气阻力与基本参数的关系。     

国外高速列车最佳头尾部形状的研究

针对国外利用以风洞模型模拟试验和以流场数值模拟计算为主的方法来寻找高速列车最佳的头尾部形状，使列车的综合气动性能最佳，从而有效地降低空气动力学现象对列车运行和周围环境的影响进行了探讨，介绍了国外在此方面取得的主要成果。     

高速列车模型风洞试验的模拟方法研究

通过对1∶20的一节半车编组的高速列车带路基轨道模型进行风洞试验研究,研究路基前端和两侧斜坡的结构与尺寸、车厢间隙和轮轨间隙对高速列车模型风洞试验结果的影响规律,获得满足高速列车模型风洞试验要求的模拟方式。研究结果表明:在高速列车模型风洞试验中,当模拟路基时,路基前端伸出车头的长度应不小于3倍的车身宽度,路基前端和两侧的斜坡坡度应不大于35°;当采用多车编组时,1∶20模型的相邻2节车厢间隙应不大于5 mm,车轮下表面与轨道上表面的间隙应不大于4 mm。     

高速列车交会空气压力波的研究

对高速列车交会空气压力波的研究方法作了较为全面的分析与介绍，并对我国首次设计的高速列车外形进行了列车交会空气压力波风洞模拟试验，所得结果与德国研制ＩＣＥ时所作同类试验基本一致。     

市域快速列车空气阻力研究

文章以广州某市域快速列车为例,对列车以160 km/h运行在明线和隧道两种场景下的空气阻力进行研究,比较分析了各节车辆及部件的阻力、阻力系数和占比。研究结果表明：市域列车在明线和隧道运行时,头尾车受到的空气阻力最大;在列车各部件中,车体所受空气阻力最大,转向架次之,受电弓最小;隧道运行时列车所受空气阻力达到明线运行时的2倍以上,其中头尾车的空气阻力增幅最大,同时车体、转向架和受电弓的空气阻力也有较大增幅。     

青藏线列车的空气阻力及减阻措施

介绍了青藏线列车运行时的空气阻力特点、组成及研究方法,提出了降低青藏线列车空气阻力的措施。     

列车风挡对空气阻力影响的数值模拟研究

采用数值模拟方法研究了列车风挡对空气阻力的影响。研究表明,采用大风挡和全封闭风挡可明显降低列车运行空气阻力,为进一步完善列车气动外形提供了科学依据。     

高速列车头车外形结构优化风洞试验研究

我国最新一代高速列车为CRH380A,最高运营时速为350 km/h.现以500 km/h的高速列车为研究背景,对CRH380A高速列车头车外形结构进行优化,在中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所的8m×6m风洞中对四种不同优化方案的高速列车头车的气动特性及其对有限编组列车气动性能的影响进行试验研究.试验结果表明:当侧偏角为0°时,在35 ～70 m/s的试验风速范围内,风速的变化对头型NEW -A的气动特性的影响很小;当侧偏角不变时,模型NEW-A的头车、中间车和尾车气动阻力最小,4种头型当中NEW -A头型的空气动力性能最好.     

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.     

薄膜渗透氢气法降低列车空气阻力的构想

空气阻力是高速列车阻力的主要组成部分，粘性流体力学的分析表明空气阻力的决定因素是速度分布场中的边界层部分，特别是低层部分，流动的动力粘度和密度是决定空气阻力的重要部分，而氢气的动力粘度仅为空气的1／2左右，而密度仅为空气的0．07，因而以氢气为车辆的边界层低层将显著降低空气阻力，而在车辆上安装渗透薄膜释放少量的氢气所需的能耗远小于氢气边界层低层减少列车阻力所节省的牵引功率，此方法约可降低列车牵引功率的43％－26％左右。     

高速列车最佳头部外形的进一步研究

综合气动性能最佳的高速列车头部形状,可有效地降低空气动力学现象对列车运行和周围环境的影响。国外利用风洞模型试验和流场数值模拟计算的方法,对此问题进行了系列化的研究。文章根据国外的研究成果,并结合国内的研究工作,对此问题进行了分析与探讨。     

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。     

降低铁路专用平车空气阻力的试验研究

采取适当措施降低货物列车的空气阻力，对减少能耗具有重大的现实意义。文中介绍了国外降低铁路专用平车空气阻力所进行的工作及取得的成果。