cca2018风工程全文集版08车辆空气动力学

列车计算模型为头车676N×中间车63)+尾车(6.76H)的(+2)车编组高速动车组，列车总长(13.28×H为车高，N16，7168动8拖，761121516车1辆拖车，以保证双弓间距不变，1所示。列车明线和隧道内5.0m。为得到更为精确的列车表面压力分布和各节车气动力分布，2所示。列车表面压力测点位于头车中部交会侧窗置。车车拖车车车车车车车车车车车车车车拖车动 拖图1(a)拖车转向 (b)动车转向(c)升 (d)降图2 70m2单线隧道断面图（单位 (b)100m2双线隧道断面图（单位

图31：1建立并进行网格划分，其中保留了转向架、受电弓、风挡等复杂结构。全过程，选择列车头部距隧道口50m作为初始运动点。(a)明线运 (b)明线横(c)明线交 (d)隧道单(e)隧道交图4（2）边界条件：如错误！未找到源。，给定速度边界条件。在截面处出口静0。壁面：如错误！未找到源。，其他三个外边界为对称边界件，相对压强为0。1850021300万。 车体表面附面 (c)车体表面附面层局部放

图5FluentSIMPLE算法，压力隧道长度，其中最不利隧道长度根据文献[15]中计算所得。表1工 编组隧道长16

17 16 17 cxcx

21V221V2

其中：cx、cyx、y方向的气动力系数，即阻力系数和侧向力系数；Fx、Fy分S=11.942m2为参考面积，本文取列车车身等截面段的横截面面积。表212345(a)车速160km/h，风速 (b)车速200km/h，风速车速300km/h，风速 (d)车速350km/h，风速图6 (a)车速160km/h，风速 (b)车速200km/h，风速(c)车速300km/h，风速 (d)车速350km/h，风速图717编组高速动车组在无况下，头车气动阻力系数为0.1048，不带受电弓的中间车阻力系数大部分在0.06~0.08左右，尾车气动阻力系0.1315，总阻力系数为1.376，气动817编组列车在不同横风风速下明线运行时各节车气动阻力系数沿车长方向的分布，N0m/s、15m/s20m/s环境下，头车的气动阻力相差不大。由于合成风向角的变化，25m/s30m/s横风风速下头车气动阻力方向由正变为负，30m/s风速下气动阻力系数达到-0.3489。头车后各节车气动阻力变化规律在不同图8图9为17横风风速下头车侧向力系数达到4.2218。各节车侧向力变化规律在不同横风风速下基本一图910Z=2.142m为取矩点的高度。由于各工况合成速度的图10Z=2.142m时刻一致，幅值无明显差异，因此交会压力波的头波与编组长度无关；17车编组列车的尾161.05%。由于交会压力波尾(b)16车测点压力变化曲线 图11交会侧测点压力变化曲线160.6103，17车编组尾车侧向力系数变化幅值为0.6475,较16车编组增幅为6.1%。图1213为中国标准动车组通过隧道时，车体及隧道表面压力变化云图。由图可见，动车(a)头车进隧道时，车体及隧道表面压力分布 图为车及车编组动车组分别以km/h同一测点压力随时间变化曲线。1716车编组动车组大。压力波负峰值为由列车进入隧道所产生的压缩波经隧道口反射而形成的膨胀波与列车176171617车对应的最不利隧761761.9%3%64。 图为及车编组列车以km/h速度通过所对应最不利隧道时，各节车阻力系3车、6车、1114车外基幅为5.9%。图15161617车编组动车组分350km/h速度于列车在所对应最不利长度隧道中等速同车交会过程中，车体表面同一测点压力随时间变化曲线。17车编组动车组表面测点压力正负峰值及幅值较16车编组动车组大。压力波正峰值由列车进入隧道后引起的压缩波及对向列车进入隧道引起的压缩波叠加76道时形成压缩波与车尾进入隧道时形成膨胀波的时间间隔延长，膨胀波传至测点的时间滞压力波负峰值为由列车主体进入隧道所产生的压缩波经隧道口反射而形成的膨胀波与相向列车同样经反射所形成的膨胀波同时作用在交会列车上而引起，17161716递到车体测点的时间增加，因此17车编组膨胀波作用时间较16车更长，压力波回升存在滞异较单车通过隧道更为明显。171618.5%，负峰值增加了14.6%，幅值整体增幅为16.1%。结头车的气动阻力及侧向力最大，30m/s横风风速下头车气动阻力系数达到-0.3489，侧向力系组长度增加，尾波幅值提高，16171.05%。由于列车明线交会时车体表力幅值沿各节车分布一致。由于交会时间更长，1716车，其中16车编组尾车侧向力系数变化幅值为0.6103，17车编组尾车侧向力系数变化幅值为0.6475，较16车编组增幅为6.1%。幅为6.4%。头车阻力系数变化幅值最高，中间车气动阻力幅值除装有受电弓的车外基本相1.18，171.25,16车编组增幅为5.9%。波正负峰值随编组长度增加而增大。但是由于对向列车产生压力波与自身压力波的叠加作用，其峰值差异较单车通过隧道更为明显。17615%，负146%61%。田.列车编组方式对运行空气阻力的影响[J].机车电传动,2000(4):9-黄志祥,陈立,蒋科林.高速列车模型编组长度和风挡结构对气动阻力的影响[J].实验流体力学,2012,田.中国列车空气动力学研究进展[J].交通工程学报,2006,6(1):1-周丹,贾丽荣,牛纪强.编组长度对高速列车表面交变压力载荷的影响[J].铁道科学与工程学报,田,梁习锋."中华"高速列车综合空气动力性能研究[J].机车电传动,2003(5):40-杨明智,袁先旭,鲁寨军,等.强侧风下青藏线列车气动性能风洞试验研究[J].实验流体力学,2008,李明.高速列车空气动力性能风洞试验研究方法[D].航空航天大学田,黄莎,杨明智.Flowstructurearoundhigh-speedtraininopenair[J].JournalofCentralSouthUniversity,2015,22(2):747-752.田,梁习锋."中华"高速列车综合空气动力性能研究[J].机车电传动,2003(5):40-MuldTW,EfraimssonG,HenningsonDS.Wakecharacteristicsofhigh-speedtrainswithdifferentlengths[J].ProceedingsoftheInstitutionofMechanicalEngineersPartFJournalofRail&RapidTransit,2013,BellJR,BurtonD,ThompsonMC,etal.Movingmodelysisoftheslipstreamandwakeofahigh-speedtrain[J].JournalofWindEngineering&IndustrialAerodynamics,2015,136(134):127-137.DilongGuo,KemingShang,YeZhang,etal. 力学学报(英文版2016,32(2):1-韩运动,姚松,陈大伟,等.基于