耦合軌道模型的高速列車(chē)車(chē)下流場(chǎng)仿真技術(shù)研究與應(yīng)用.pdf

1、由于運(yùn)行速度的提高，空氣流場(chǎng)對(duì)高速列車(chē)車(chē)體和附件結(jié)構(gòu)的影響不可忽略，例如在實(shí)際檢修中發(fā)現(xiàn)，設(shè)備艙橫梁等結(jié)構(gòu)發(fā)生了破壞現(xiàn)象。設(shè)備艙橫梁是連接車(chē)體、底板和裙板的部位，分析認(rèn)為除了電機(jī)振動(dòng)以及軌道不平順等產(chǎn)生的機(jī)械載荷外，空氣與軌道的耦合作用產(chǎn)生的氣動(dòng)載荷也是影響車(chē)下結(jié)構(gòu)疲勞損傷的重要原因。因此，需要對(duì)列車(chē)底板進(jìn)行流固耦合分析，研究氣動(dòng)載荷對(duì)底板結(jié)構(gòu)的影響。數(shù)據(jù)傳遞過(guò)程是影響流固耦合計(jì)算結(jié)果的重要環(huán)節(jié)，精度、穩(wěn)定性和整體誤差是考察數(shù)據(jù)傳遞效果

2、的重要因素?；谝陨蠁?wèn)題，進(jìn)行了如下研究:
　　首先，基于徑向基函數(shù)法推導(dǎo)了空間散亂數(shù)據(jù)插值的數(shù)學(xué)過(guò)程，并編制了相應(yīng)的插值程序，通過(guò)算例試驗(yàn)證明可以較好地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞。在不同的載荷類(lèi)型和網(wǎng)格密度下，對(duì)比了基于不同基函數(shù)的數(shù)據(jù)傳遞方法的結(jié)果誤差，得到了薄板張力樣條函數(shù)、高斯函數(shù)和規(guī)則樣條函數(shù)在插值精度、穩(wěn)定性和整體誤差方面表現(xiàn)較好。對(duì)基函數(shù)的形函數(shù)進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，計(jì)算在不同載荷類(lèi)型下的插值結(jié)果，得到了優(yōu)化后的高斯函數(shù)綜合表現(xiàn)最好的結(jié)論

3、。
　　其次，構(gòu)建了復(fù)合插值方法。單元中心插值方法采用單元形心坐標(biāo)進(jìn)行插值，單元節(jié)點(diǎn)插值方法采用面單元節(jié)點(diǎn)進(jìn)行插值，在不同載荷類(lèi)型下對(duì)比得到兩種插值方法的誤差正負(fù)相反，并且后者的誤差絕對(duì)值大于前者。分析二維情況下的不同載荷類(lèi)型，得到了在三維載荷情況下也適用的復(fù)合插值方法，在數(shù)據(jù)模型中對(duì)比發(fā)現(xiàn)可以較好地控制整體誤差。
　　再次，建立了耦合軌道結(jié)構(gòu)的流場(chǎng)分析模型?；诹熊?chē)運(yùn)行的實(shí)際情況，建立了包含車(chē)體、轉(zhuǎn)向架、封閉的設(shè)備艙和軌道

4、結(jié)構(gòu)的幾何模型，基于以上幾何模型，建立了列車(chē)明線行駛和會(huì)車(chē)工況的流體計(jì)算域。
　　最后，對(duì)明線和會(huì)車(chē)工況進(jìn)行了流體分析，并對(duì)車(chē)底局部進(jìn)行了流固耦合計(jì)算。通過(guò)在車(chē)下不同位置布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，得到了底板和裙板表面的氣動(dòng)載荷變化情況。通過(guò)對(duì)不同位置的垂向、流向和展向截面進(jìn)行載荷分析，得到了頭車(chē)、中間車(chē)以及尾車(chē)區(qū)域的車(chē)下流場(chǎng)分布情況。對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證，針對(duì)會(huì)車(chē)工況在相同車(chē)型、相同速度和相同測(cè)點(diǎn)下對(duì)計(jì)算結(jié)果和實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，得出兩者在頭波和