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横风作用下高速列车气动特性及其运行安全性能研究
| 论文题名： | 横风作用下高速列车气动特性及其运行安全性能研究 |
| 关键词： | 高速列车;横风风场;气动载荷;空气动力学 |
| 摘要： | 随着高速列车的运行速度不断提高，由于速度的提高和车身的轻量化所带来的空气动力学问题也越来越显著，其中横风下高速列车的运行安全性问题就是众多空气动力学问题中比较显著的一个问题。本文针对该问题，利用计算流体力学和多体动力学理论，对高速列车在横风下不同路况（平地、路堤和桥梁）上运行时的安全性问题进行研究。 本研究主要内容包括：⑴基于三维、定常、不可压缩Navier-Stokes方程和κ-ε两方程模型，研究了高速列车在不同的路况（平地、路堤和桥梁）上运行时，车速、风速对高速列车各节车气动载荷的影响。然后应用逐步回归方法，得到了以车速和风速为自变量，头车所受的气动载荷为因变量的二元二次多项式回归方程。根据回归方程，可以预测某一风速和车速下，头车所受的气动载荷。⑵建立了高速列车的动力学模型，分析了高速列车在横风下运行的安全性能。然后应用逐步回归方法，得到了以车速和风速为自变量，头车运行安全性指标为因变量的二元二次多项式回归方程。根据回归方程，可以预测某一风速和车速下头车运行安全性指标的大小，以此可以评估在这一风速和车速下头车的运行安全性能。最后根据相关规范，将相关规范里安全性指标的限定值代入到回归方程中，可以得到风速和车速的关系曲线，由关系曲线可以得到指定风速下，列车的最大允许车速，即列车的安全运行速度域。⑶建立了横风下高速列车通过曲线时的空气动力学模型，研究了横风下不同路况（平地、路堤和桥梁）上，高速列车通过曲线轨道时的气动特性和运行安全性能，并比较了不同风向（曲线轨道内侧吹风、曲线轨道外侧吹风）下高速列车的气动特性和运行安全性能。⑷建立了高速列车横风下会车的空气动力学模型，研究了高速列车在横风下会车时，迎风车和背风车的空气动力学特性和运行安全性能，并与明线（无横风）下高速列车等速会车时的空气动力学特性和运行安全性能进行了比较。 |
| 作者： | 雷国茂 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 张继业 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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