高速列車底部結構參數對氣動阻力作用規律

楊志剛， 毛 懋， 陳 羽

(1. 同濟大學 上海地面交通工具風洞中心， 上海 201804;2. 同濟大學 上海市地面交通工具空氣動力學與熱環境模擬重點試驗室， 上海 201804; 3. 北京民用飛機技術研究中心， 北京 102211)

高速鐵路是在能源和環境約束下解決我國交通運輸能力供給不足的重要設施[1].當列車運行速度達到300 km·h-1時，氣動阻力占運行總阻力的85%以上[2-3].隨著車速的提高和我國高速鐵路運營里程的不斷增加，高速列車的節能環保運行是車輛設計時面臨的重要問題.

高速列車空氣動力學的特點是大長細比、近地運行、底部結構復雜和高雷諾數的流動[4].列車在300 km·h-1運行時，8節編組列車，壓差阻力與黏性阻力分別占到75%和25%[5].高速列車黏性阻力與車體表面積成正比，在編組長度和乘員空間要求下，減小列車的黏性阻力困難.高速列車底部的轉向架區域氣動阻力占8車氣動總阻力的27.4%[5]，且其主要為壓差阻力，Baker[6]指出當地流動結構極為復雜，是高速列車氣動減阻的重點.Ido等[7]通過風洞試驗發現列車底部的流速對底部結構外形非常敏感.鄭循皓等[8]通過數值方法研究了頭、尾車末端裙板和外側導流結構對轉向架氣動阻力的影響，指出適當改進底部結構有利于減小轉向架的氣動阻力.楊志剛等[9]分析了裙板對三車編組高速列車氣動阻力的影響，表明在頭、尾車一位端安裝裙板對列車氣動減阻最有效.黃志祥[10]通過風洞試驗指出車底轉向架周圍的空腔間隙越小，有利于減小列車氣……