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《西南交通大学》 2011年
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高速列车气动性能与外形设计

冯志鹏  
【摘要】:高速列车气动性能与列车头形有着密切的关系。列车外形的气动设计除考虑空气阻力以外,还要考虑升力、横向力和转动力矩对列车运行平稳性和稳定性的影响。本文将CAD建模、计算流体力学与计算多体系统动力学相结合,实现列车外形——气流——车辆动力学的联合仿真,分析高速列车空气动力学性能与外形设计之间的关系。 利用计算流体力学软件FLUENT和多体动力学软件SIMPACK,分别建立了列车的基本气动性能计算模型、强横风性能计算模型、会车性能计算模型以及通过隧道性能计算模型,并通过建立的模型研究了流线型头部长度、头尾车形状、头部控制线形状、鼻尖高度对各种气动性能以及车辆动力学性能的影响,经分析发现: 1.增加流线型头部长度,可以有效地改善列车的基本气动性能、强横风性能、会车性能以及通过隧道性能。 2.头部控制线中水平剖面线形状对列车的基本气动性能影响较大,纵向剖面线形状对列车的强横风性能及会车性能影响较大;列车头形的截面积变化率为近似一次曲线时,其基本气动性能最好。 3.尾车采用双拱造型和高鼻尖会显著降低其升力,改善尾车的升力性能;增加鼻尖高度会较小地增加尾车阻力;增加鼻尖高度不能改善列车的会车性能,会车时的压力波和气动荷载随着鼻尖高度的增加而逐渐增加。 4.列车通过隧道时,列车的隧道平均阻力比明线阻力增加12%左右,隧道最大阻力比明线阻力增加120%左右;气动荷载、列车表面压力、隧道壁面压力与隧道阻塞比成平方关系;隧道壁面压力、侧力峰峰值随着流线型头部长度的增加而呈平方减小趋势。 5.列车头形对车辆动力学行为的影响跟其对气动性能的影响规律相似。
【学位授予单位】:西南交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:U270.11

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【引证文献】
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【参考文献】
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