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高速列车气动效应的数值模拟和仿真研究
| 论文题名： | 高速列车气动效应的数值模拟和仿真研究 |
| 关键词： | 高速列车;气动效应;速度差异;运行工况;通风系统 |
| 摘要： | 随着高速列车的速度不断提高，一系列的列车气动效应问题就显现了出来。其中，在列车明线会车、隧道通过和隧道会车三种典型工况下，列车外部的气动效应问题最为明显，并且会传递到列车内客室，研究车外气动效应波动的特性和探究抑制外部压力波动影响车内客室压力的方法是本文的研究主线。列车表面的剧烈压力波动主要在列车进、出隧道和会车时产生，车外的压力波动主要通过空调系统的进、排气口和车体的缝隙进入客室内部，影响乘客的乘车舒适度。所以要防止压力波传入客室，既要有密封性良好的车体，还需要研究列车空调通风系统对车外空气压力波动传入的延缓抑制和对车内客室压力的保护策略。 本文主要研究内容有两方面，首先应用商业流体分析软件Fluent数值模拟了列车隧道通过、会车和明线会车三个典型工况，分析了不同速度级下的列车表面和其附近区域的气动效应特性，得到了车体两侧不同位置的的压力波动曲线，从而了解了在不同速度和不同运行工况对列车表面压力的影响。计算结果表明，列车在隧道交会工况气动效应最为明显，在隧道交会过程中变截面处的负压幅值达到了-9kpa以上。 然后再以数值模拟的计算结果为基础，实车试验数据作为验证，根据2型车通风系统地送排风和压力保护装置的工作原理，采用新型一维流体仿真软件flowmaster，搭建采用了新型的压力保护控制方式的通风系统简化模型，通过比较目前所用的压力保护装置和新型保护方案，仿真结果表明本文应用双电机逆变器变频控制进排风的压力保护方式相对原有的单电机逆变器同步控制进排风具有更好的压力保护适应性和可靠性。 本文以实车试验数据为分析验证基础，应用数值模拟和一维仿真软件分析和评价高速列车由外到内的压力波动情况的方法是可行的，并通过对非稳态工况下列车内外气动效应的研究，得到列车内外典型工况下的压力波动特性，为今后空调通风系统的优化设计提供分析参考。 |
| 作者： | 占俊 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 杨美传 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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