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摆式列车过曲线空气动力学特性研究
| 论文题名： | 摆式列车过曲线空气动力学特性研究 |
| 关键词： | 摆式列车;空气动力学;曲线通过;计算流体动力学;侧向风稳定性;高速列车 |
| 摘要： | 目前,发展高速列车是各国的一个主要战略.随着列车高速化发展所引起的空气动力学问题作为亟待解决的实际工程课题而倍受关注.与直线路上相比,列车过曲线时的空气动力学特性及其侧向风稳定性较为复杂,其研究在国内尚属空白.而摆式列车以较高的速度通过曲线,采用车体倾摆来提高舒适度,但未必能改善车辆过曲线的倾覆稳定性和脱轨稳定性,所以研究摆式列车过曲线的空气动力学特性及其侧向风稳定性,尤显迫切.鉴于此,该文基于列车空气动力学,利用计算流体动力学(CFD)软件,首次对列车过曲线及其侧向风稳定性进行了数值模拟;并首次将空气动力学模拟结果,引入到车辆系统动力学模型中,分析空气对车辆动力学性能的影响.在计算模型设计过程中,采用CAD和CFD技术相结合的方法.首先,利用CAD技术设计了具有流线型头形的列车模型A、模型B以及钝头型模型C.然后,将模型的外形数据输入到CFD软件平台上,建立列车周围流场的计算模型,对其进行数值分析.在数值研究过程中,对模型A的头两节车、模型B及C的头车分别进行了模拟.同时考虑了路基和轨道的作用,并且对模型A分别采用了平直轨道和路基倾斜5.7°两种线路状况.在紊流理论和数值计算的基础上,采用基于有限体积法的CFD商业软件Star-cd,运用线性及非线性k-ε紊流模型,对以上各工况进行了数值模拟,得到了可视化的图形结果,同时结合自行编制的程序计算出了其它空气动力学参数.通过数值模拟,得出了列车过曲线时的流场特性和各气动参数,与国外风洞试验相比较,结果较为吻合.结果表明,在无侧向风作用的情况下,列车过曲线的空气动力学特征和直线上相似.在侧向风速较小的情况下,列车过曲线时,空气对车辆倾覆稳定性和脱轨稳定性的影响与直线路上相似.该文的结果,首先,可以作为摆式列车以较高速度通过曲线的空气动力学参考依据;同时,为研究高速列车、摆式列车、以及磁悬浮列车过曲线时气动性能、动力学性能提供了参考. |
| 作者： | 刘俊 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 王开文 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2004 |
| 正文语种： | 中文 |
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