明線運行列車氣動地面效應數值模擬

張 勝，戴志遠，李 田

明線運行列車氣動地面效應數值模擬

張 勝1，戴志遠2，李 田2

（1. 西南交通大學，軌道交通國家實驗室（籌），成都 610031；2. 西南交通大學，牽引動力國家重點實驗室，成都 610031）

通過數值仿真方法研究了滑移地面以及旋轉輪對對明線運行列車氣動性能的影響。首先, 建立了三車編組列車計算模型, 考慮固定和滑移兩種不同的地面邊界條件、固定和滑移兩種不同的路基邊界條件、靜止和旋轉兩種不同的輪對邊界條件; 其次, 基于風洞試驗數據驗證了數值仿真的可靠性, 表明了剪切應力運輸湍流模型和網格劃分的可行性和有效性; 最后, 對比四種不同組合下的明線運行列車氣動性能。研究結果表明: 固定地面將得到偏低的列車氣動阻力系數, 約減少4.27%; 滑移路基使得尾車氣動阻力系數和整車阻力增加約1.87%, 引起這一差異主要原因在于地面和路基的表面附面層厚度差異; 靜止輪對和旋轉輪對對列車氣動阻力和升力系數都小于1.0%，因此, 列車氣動風洞試驗可以忽略輪對旋轉的影響, 考慮地面邊界和路基邊界的影響。

地面效應；列車空氣動力學；氣動性能；滑移地面；旋轉輪對

0 引 言

高速列車是一種貼地運行的交通工具，地面對列車運行時的氣動性能可能存在影響。目前，研究列車空氣動力學的主要方法包括理論分析、風洞試驗[1-2]和數值模擬[3-7]。由于列車外形的復雜性，列車空氣動力學相關的理論分析應用較少，實車試驗較為廣泛，但主要都是針對列車會車[8]、通過隧道[9]等測試。……