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高速列车车头外流场的三维数值模拟

唐振明  
【摘要】: 随着列车车速的日益提高,了解列车空气动力学特性变得越来越重要。在列车设计阶段,合理的选择列车车头形状是一个至关重要的环节。为了研究列车车头形状的变化,给空气动力学特性带来的影响,尤其是对车头阻力的影响,本文提出了五种列车车头模型。应用计算流体力学(CFD)的方法对五种模型的外围三维流场进行了模拟分析。 本课题中,应用参数化设计软件Pro/ENGINEER,进行了列车车头形状的设计。然后导入有限元分析软件ANSYS中的FLOTRAN模块中进行流场分析。计算区域选择了简单的长方体。 利用ANSYS强大的后处理功能,对计算结果进行分析。通过表面积分的方法得到各种列车车头的阻力,进而计算得到了车头模型的阻力系数。利用ANSYS的图形处理功能,得到速度流场的分布图和压力场的分布图。可以清楚明了的了解各种车头型的速度和压力分布。对于同一种车型改变了它的细长度得到一系列车头模型,分析计算了细长度对车头阻力系数的影响。课题中改变了轨面到车底面的距离,分析了此距离的变化对阻力系数的影响。最后,得到结论车头模型A、B的阻力系数较小,车头模型A、B和D的压力波可能较小。


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