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受电弓导流结构对动车组气动特性影响研究
| 论文题名： | 受电弓导流结构对动车组气动特性影响研究 |
| 关键词： | 高速列车;受电弓导流装置;空气动力特性;数值模拟 |
| 摘要： | 随着列车运行的速度不断提高，与旅客舒适度、列车运行耗能、列车行车安全相关的气动问题随之而来。受电弓位于列车顶部，是高速列车的一个重要部件，容易对列车的气动性能产生影响。在受电弓区域安装受电弓导流装置，有助于改善受电弓区域的气流状态，保护受电弓，并改善列车整车的气动性能。因此，对受电弓导流装置进行优化设计具有一定的现实意义。 本文以列车气动特性与数值模拟理论为基础，设计并建立了七种安装不同气动外形受电弓导流装置的高速列车模型。使用ANSYSFluent流体计算软件，通过采用CFD方法对七种高速列车模型在风速25m/s，车速250km/h工况下的运行情况进行了数值模拟。根据数值模拟的结果筛选出三种模型，对其不同合成风角度下的运行情况继续进行数值模拟。根据所得的受电弓导流装置区域及列车周围流场的速度云图、压力云图、流线图以及各项气动力数据，研究了不同受电弓导流装置，在不同合成风角度下对受电弓区域以及列车整车气动特性的具体影响与原因。 本文将各模型的气动参数与压力云图进行对比发现，部分模型在中间车整体迎风侧面积相差1%的情况下，侧向力与倾覆力矩均相差了近9%;还有部分模型在迎风面积接近的情况下，中间车侧向力相差了约38%，倾覆力矩相差约36%。通过对部分模型进行改进，可以使得列车的气动性能得到一定程度的提升。而加装不同气动结构导流装置的列车模型，受到合成风侧滑角角度变化的影响程度也存在一定差异。研究表明：在横风环境下的气流，常常会在外形不同的受电弓区导流装置内部形成规模各异的涡旋。通过设计结构合理的受电弓导流装置，可以控制列车顶部受电弓区域的涡旋规模，从而降低列车在横风环境中的升力与侧向力，进而提升列车的倾覆稳定性。研究结果对于保障横风环境下动车组安全运行具有重要的参考价值和实际意义。 |
| 作者： | 陈维禹 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 武振锋;李修岭 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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