橫風(fēng)作用下高速列車(chē)氣動(dòng)特性及其運(yùn)行安全性能研究.pdf

1、隨著高速列車(chē)的運(yùn)行速度不斷提高，由于速度的提高和車(chē)身的輕量化所帶來(lái)的空氣動(dòng)力學(xué)問(wèn)題也越來(lái)越顯著，其中橫風(fēng)下高速列車(chē)的運(yùn)行安全性問(wèn)題就是眾多空氣動(dòng)力學(xué)問(wèn)題中比較顯著的一個(gè)問(wèn)題。本文針對(duì)該問(wèn)題，利用計(jì)算流體力學(xué)和多體動(dòng)力學(xué)理論，對(duì)高速列車(chē)在橫風(fēng)下不同路況（平地、路堤和橋梁）上運(yùn)行時(shí)的安全性問(wèn)題進(jìn)行研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴基于三維、定常、不可壓縮Navier-Stokes方程和κ-ε兩方程模型，研究了高速列車(chē)在不同的路況（平地

2、、路堤和橋梁）上運(yùn)行時(shí)，車(chē)速、風(fēng)速對(duì)高速列車(chē)各節(jié)車(chē)氣動(dòng)載荷的影響。然后應(yīng)用逐步回歸方法，得到了以車(chē)速和風(fēng)速為自變量，頭車(chē)所受的氣動(dòng)載荷為因變量的二元二次多項(xiàng)式回歸方程。根據(jù)回歸方程，可以預(yù)測(cè)某一風(fēng)速和車(chē)速下，頭車(chē)所受的氣動(dòng)載荷。⑵建立了高速列車(chē)的動(dòng)力學(xué)模型，分析了高速列車(chē)在橫風(fēng)下運(yùn)行的安全性能。然后應(yīng)用逐步回歸方法，得到了以車(chē)速和風(fēng)速為自變量，頭車(chē)運(yùn)行安全性指標(biāo)為因變量的二元二次多項(xiàng)式回歸方程。根據(jù)回歸方程，可以預(yù)測(cè)某一風(fēng)速和車(chē)速下頭車(chē)

3、運(yùn)行安全性指標(biāo)的大小，以此可以評(píng)估在這一風(fēng)速和車(chē)速下頭車(chē)的運(yùn)行安全性能。最后根據(jù)相關(guān)規(guī)范，將相關(guān)規(guī)范里安全性指標(biāo)的限定值代入到回歸方程中，可以得到風(fēng)速和車(chē)速的關(guān)系曲線，由關(guān)系曲線可以得到指定風(fēng)速下，列車(chē)的最大允許車(chē)速，即列車(chē)的安全運(yùn)行速度域。⑶建立了橫風(fēng)下高速列車(chē)通過(guò)曲線時(shí)的空氣動(dòng)力學(xué)模型，研究了橫風(fēng)下不同路況（平地、路堤和橋梁）上，高速列車(chē)通過(guò)曲線軌道時(shí)的氣動(dòng)特性和運(yùn)行安全性能，并比較了不同風(fēng)向（曲線軌道內(nèi)側(cè)吹風(fēng)、曲線軌道外側(cè)吹風(fēng)）下