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明线上高速列车外部流动非定常特性研究
| 论文题名： | 明线上高速列车外部流动非定常特性研究 |
| 关键词： | 高速列车;非定常气动载荷;车体表面压力;绕流效应;数值模拟 |
| 摘要： | 随着列车速度的不断提高，列车绕流的气动效应变得越来越重要，特别是当列车速度达到300km/h以上时，其所受的气动阻力占到总阻力的80％以上。高速列车附近的流场具有显著的非定常特性，尤其是在明线上高速列车遇到侧风时，其气动特性及车体表面压力分布与无侧风相比发生显著变化，列车外部流场变化更为剧烈、流场结构更为复杂，在车尾流区及列车底部转向架部位，流场的非定常特性尤为突出，由此产生的非定常气动载荷作用在列车表面上，使列车运行时车体发生振荡，对列车运行的稳定性、安全性以及乘坐舒适性带来重要影响，有必要对明线上高速列车外部流动的非定常特性进行深入研究。 文中主要通过数值模拟研究，以时速350km中国标准动车组四编组接近真实的无缩尺模型及其部件为研究对象，分析其在明线上有无侧风两种工况下，车外流场的非定常特性，研究各节车及整车的气动载荷、表面压力分布及车体附近的流场结构。 首先，采用RANS、URANS、DES三种方法对圆柱绕流进行数值模拟，将其计算结果与分别与文献中试验值进行对比分析，分析圆柱绕流流场结构-卡门涡街的周期性形成、发展与脱落对圆柱受力的影响，验证DES方法的可行性。 其次，对所使用的数值模拟计算进行试验对比验证。主要验证网格划分方法及数值方法的可靠性，对CRH380A风洞1:8缩尺模型分别采用RANS、URANS、DES三种方法进行对比验证，在有无侧风两种工况下，将数值计算结果与试验结果进行对比，并分析三种计算方法的差异性，从而得出可靠的数值计算方法和网格设置方案。 最后，针对时速350km中国标准动车组四编组无缩尺真实模型，研究列车外部流动的非定常特性。分别开展明线上无侧风条件下和有侧风条件下非定常流场的数值模拟计算，分析标准动车组及其关键部件的外部流场非定常特性及其气动载荷分布。 针对时速350km中国标准动车组外部流场的非定常特性研究，并对列车附近非定常特性显著区域进行重点分析。从中得出列车外部流场对列车气动性能的影响以及流场结构分布规律，研究结果具有一定的实际意义和参考价值。 |
| 作者： | 张成玉 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 许建林 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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