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升力翼对400 km/h高速列车明线交会气动特性影响研究
1
作者 熊小慧 袁昊 +1 位作者 陈光 程凡 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第5期1923-1935,共13页
安装升力翼改变了高速列车固有气动外形,两车明线交会时,升力翼诱发的流场激扰作用将改变交会场景下高速列车周围的流场结构。为探究升力翼高速列车明线交会气动特性,明确升力翼对于明线交会时高速列车运行安全性和平稳性的影响,采用三... 安装升力翼改变了高速列车固有气动外形,两车明线交会时,升力翼诱发的流场激扰作用将改变交会场景下高速列车周围的流场结构。为探究升力翼高速列车明线交会气动特性,明确升力翼对于明线交会时高速列车运行安全性和平稳性的影响,采用三维可压缩N-S方程和Realizeable k-ε两方程湍流模型及滑移网格技术,对有/无升力翼高速列车速度400 km/h明线等速交会进行仿真模拟,对比分析列车交会压力波和气动力的变化规律。研究结果表明:给高速列车安装升力翼不会改变明线交会时列车表面压力波时程变化规律,但列车表面交会压力波时程曲线会整体“上移”;非交会侧垂向方向上,当高度大于0.5倍列车车高时,列车的空间交会压力波幅值开始增大,高度超过车高后开始减小,但升力翼列车的幅值始终大于原型高速列车,同时升力翼的安装与否不会改变交会压力波正峰值;在非交会侧横向方向上,不论有无升力翼,高速列车的空间交会压力波峰值变化趋势及大小基本相同,均随距轨道中心线距离增大而减小;升力翼会改变明线交会过程中高速列车侧向力时程变化规律,使交会过程中列车侧向力始终指向非交会侧,并加剧侧向力的波动,交会结束后侧向力需要更长的时间才能恢复稳定。研究成果可为后续升力翼高速列车系统的研发设计提供可靠的理论保障。 展开更多
关键词 高速列车 空气动力学 升力翼 气动特性 明线交会
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地铁列车动静态气密性指数关系动模型试验研究
2
作者 熊小慧 禹霖 +1 位作者 夏玉涛 李杨 《中国铁道科学》 北大核心 2025年第2期72-81,共10页
地铁列车动静态气密性关系研究对于列车气密性设计和提升乘客舒适性具有重要意义。考虑到全尺寸试验成本高、难以控制测试条件,采用缩比动模型试验的方法研究地铁列车的动静态气密性指数关系。构建具有密封舱结构、气密性可调的新型1∶2... 地铁列车动静态气密性关系研究对于列车气密性设计和提升乘客舒适性具有重要意义。考虑到全尺寸试验成本高、难以控制测试条件,采用缩比动模型试验的方法研究地铁列车的动静态气密性指数关系。构建具有密封舱结构、气密性可调的新型1∶20缩比地铁列车模型,开展系统的静、动态气密性试验。结果表明:静态气密性指数与缩比列车模型的泄漏面积之间存在指数为-1.0041的幂律关系;列车模型动态气密性指数自头车向尾车不断增大,且4种泄漏孔模型下,头车至尾车动态气密性指数的增幅比例随列车模型泄漏面积的增大而增大,分别为338%,391%,400%和580%;头车测点的动、静态气密性指数比值受列车模型泄漏面积变化的影响较小,而中间车和尾车测点的动、静态气密性指数比值随泄漏面积的增大呈上升趋势;4种泄漏孔模型下,头车、中间车及尾车的动、静态气密性指数比值分别在0.15~0.26,0.28~0.54,0.49~0.98区间内。 展开更多
关键词 地铁列车 动静态气密性指数 泄漏面积 缩比列车模型 动模型试验
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超导磁浮列车明线与隧道内气动噪声仿真研究
3
作者 贺义 杨成 +2 位作者 杨志刚 袁思齐 卢鑫源 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第2期485-495,共11页
超导磁浮列车运行时马赫数接近0.5,气动噪声占据主导地位,当列车全速穿越隧道时,其近壁面气动激扰急剧增加。基于大涡模拟和N-S方程,对600 km/h超导磁浮列车在明线及横截面积79 m~2的隧道工况下进行数值模拟研究,分析列车近壁面流场扰... 超导磁浮列车运行时马赫数接近0.5,气动噪声占据主导地位,当列车全速穿越隧道时,其近壁面气动激扰急剧增加。基于大涡模拟和N-S方程,对600 km/h超导磁浮列车在明线及横截面积79 m~2的隧道工况下进行数值模拟研究,分析列车近壁面流场扰动结构、车体表面气动噪声源分布及车内噪声在明线、隧道工况下的差异。结果表明:明线、隧道工况下超导磁浮列车周围的气动激扰主要分布在列车车顶两侧,尾车流线型与尾流区,隧道工况下列车周围与尾流区的气动激扰显著增强;明线与隧道工况下偶极子噪声源较强的区域主要位于超导线圈后方、中车车顶两侧及尾车流线型区域,隧道工况下列车各部件等效声源声功率增长幅度不一致,中车1~6、尾车非流线型及尾车流线型等效声源声功率较明线工况增长幅度依次约为7.8倍、8.3倍、10.27倍、8.8倍、12.15倍、12.19倍、7.68倍、12.03倍;整车与不同部件等效声源声功率频谱曲线均表现出宽峰特征,隧道工况下列车在全频段,尤其是125~5 000 Hz范围内的偶极子噪声能量较明线工况显著增加,表面声源声功率峰值频率增大,隧道工况下160 Hz离散次峰的偶极子噪声主要源于轨道凹腔内气动激扰冲击车底而产生的表面脉动压力。受活塞效应影响,相较于明线工况,超导磁浮列车隧道工况下车内噪声水平显著提升,明线、隧道工况下最大车内噪声均在尾车区域获得,车内噪声峰值依次为82.5 dB(A)、97.7 dB(A)。研究成果为隧道工况下超导磁浮列车气动声学优化设计提供了参考。 展开更多
关键词 大涡模拟 超导磁浮列车 气动噪声 隧道 明线
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基于侧风下列车表面多点压力信息的气动力预测研究
4
作者 霍小帅 刘堂红 +1 位作者 陈晓栋 王鑫然 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第7期3020-3033,共14页
由于条件限制,实车试验通常只能通过压力积分法来间接获得列车气动力。尽管通过适量布设压力测点能够获得一定精度的气动力数据,但其准确性与可靠性往往受到压力测点数量和布局的影响。此外,大量的压力测点不仅增加了试验成本,而且降低... 由于条件限制,实车试验通常只能通过压力积分法来间接获得列车气动力。尽管通过适量布设压力测点能够获得一定精度的气动力数据,但其准确性与可靠性往往受到压力测点数量和布局的影响。此外,大量的压力测点不仅增加了试验成本,而且降低了数据的利用效率。本文提出一种耦合随机森林(RF)和多层感知器(MLP)/多头感知器(MHP)的数据驱动方法,对侧风条件下列车表面的压力测点进行合理布局,基于有限压力测点对气动力进行快速预测。首先,采用计算流体动力学(CFD)模拟获得侧滑角为0°~90°下的列车气动力系数和表面压力。其次,利用RF提取对气动力系数影响较大的压力测点,筛选前100个压力测点作为备选。最后,基于多测点压力与气动力系数之间的关系构造MLP和MHP预测模型。研究结果表明:MHP对气动力系数的预测效果比MLP对气动力系数的预测效果好,通过12个压力测点能较好地预测列车的气动力系数。 展开更多
关键词 高速列车 表面压力 气动力 随机森林 多层感知器
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400 km/h高速列车过隧道时列车风特性研究 被引量：5
5
作者 熊小慧 张朵朵 +3 位作者 耿语堂 杨波 唐明赞 陈光 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期106-115,共10页
为探明400 km/h高速列车在隧道内运行时的列车风特性,采用三维、非定常、可压缩和可实现的k-ε湍流模型进行数值模拟计算,分析隧道内列车风时域演变特征和空间分布特征,并按照列车各部分到达和驶离测点的时间对车体周围流场进行分区,采... 为探明400 km/h高速列车在隧道内运行时的列车风特性,采用三维、非定常、可压缩和可实现的k-ε湍流模型进行数值模拟计算,分析隧道内列车风时域演变特征和空间分布特征,并按照列车各部分到达和驶离测点的时间对车体周围流场进行分区,采用5个特征参数衡量各区域内列车风速度的变化,探讨列车编组长度和隧道长度对列车风的影响。研究结果表明:隧道内列车风时域变化特征受列车运行位置和隧道内压力波传播的显著影响;列车风正峰值会随着列车编组长度、列车速度的增大而增加,且峰值到达时刻分别延后和提前,8车编组对应的列车风正峰值相较于3车编组时增加68.75%,400 km/h时的列车风正峰值相较于300 km/h时增加22.65%;同种隧道长度下的列车风速度最大正峰值出现在隧道中点位置处,且此处的波动更为剧烈复杂,主要是压缩波和膨胀波叠加得更加频繁。长隧道内压力波系叠加对列车风速度峰值的影响减弱,当隧道长度达到3 km时,列车风正峰值相较于1 km长度时下降30.70%。 展开更多
关键词 高速列车 400 km/h高速铁路 隧道 列车风 数值模拟
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受电弓仿生导流罩对高速列车横风气动特性影响研究 被引量：5
6
作者 张洁 丁艳思 +2 位作者 邓海 韩帅 高广军 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期936-948,共13页
横风作用下高速列车气动横向力和倾覆力矩显著增加,气动性能显著恶化,列车脱轨、倾覆可能性增大,严重影响列车运行安全。受电弓作为高速列车核心的外突部件,直接受到横风的影响,因此改善受电弓区域的横风气动性能显得尤为重要。以鞘翅... 横风作用下高速列车气动横向力和倾覆力矩显著增加,气动性能显著恶化,列车脱轨、倾覆可能性增大,严重影响列车运行安全。受电弓作为高速列车核心的外突部件,直接受到横风的影响,因此改善受电弓区域的横风气动性能显得尤为重要。以鞘翅目生物形态为原型,构建受电弓仿生导流罩几何外形,并以8车编组高速列车为基准,建立4种不同的计算模型:原始模型(模型Ⅰ)、仅受电弓Ⅰ加装导流罩(模型Ⅱ)、仅受电弓Ⅱ加装导流罩(模型Ⅲ)、受电弓Ⅰ和Ⅱ均加装导流罩(模型Ⅳ)。基于三维稳态SST k-ω双方程湍流模型,分析不同方案下高速列车整车以及受电弓区域的横风气动性能。研究结果表明:安装受电弓导流罩后,气流更为平顺地越过受电弓区域,阻滞效应减小,下游车体顶部和受电弓Ⅱ(升弓)区域的气流速度有所增加,同时造成列车背风侧的流场结构改变。相比原始模型(模型Ⅰ),导流罩模型(模型Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ)均可减小列车气动横向力和倾覆力矩,其中模型Ⅱ和模型Ⅲ的横向力分别减少9.65%、4.18%,倾覆力矩分别减少11.47%、4.37%;受电弓Ⅰ与受电弓Ⅱ均被包裹的模型Ⅳ效果最为显著,8车编组列车横向力和倾覆力矩分别减少11.39、16.81%。研究成果可为横风环境下新一代高速列车受电弓区域优化设计提供参考。 展开更多
关键词 高速受电弓 仿生导流罩 横风适应性 速度分布
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轻量化高速列车制动盘材料-结构研究进展 被引量：4
7
作者 姚曙光 周亿莉 +2 位作者 许平 龙雅婷 阳程星 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期2414-2431,共18页
400 km/h高速列车紧急制动的强热负荷,导致制动盘温升高、温度分布梯度大和热衰减强,已超出钢质制动盘能载极限,开发耐高温强耐磨的制动盘材料,同时提升制动盘通风散热能力成为制动技术发展瓶颈。综述高速制动盘材料从高强度铸钢和锻钢... 400 km/h高速列车紧急制动的强热负荷,导致制动盘温升高、温度分布梯度大和热衰减强,已超出钢质制动盘能载极限,开发耐高温强耐磨的制动盘材料,同时提升制动盘通风散热能力成为制动技术发展瓶颈。综述高速制动盘材料从高强度铸钢和锻钢、轻量化铝基复合材料至耐高温耐磨碳陶复合材料和表面改性技术发展历程,随着碳陶复合材料的台架试验和表面改性技术的摩擦磨损试验研究的深化,表面改性轻质复合材料是制动盘材料未来发展方向。概述通风制动盘内部散热层散热筋结构形貌优化、摩擦层表面耐磨性能改善的发展现状,内部散热筋由直通道设计逐渐演化为弯曲、支柱以及分形通道,镂空结构能更好地加速空气流动提高散热;表面摩擦层引入打孔或划线,更易于摩擦粉尘的抛离从而稳定摩擦因数,保持制动效果;但复杂通风导流结构和打孔划线增加了制备工艺的难度,提出高速制动盘结构构型设计需要综合材料热力学性能、制备工艺及耐热耐磨需求,形成材料-结构-功能—体化设计理念,为实现更高速的制动盘优化设计提供参考。 展开更多
关键词 高速列车 制动盘 轻质复合材料 结构优化设计
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桥上脱轨列车姿态演变行为与倾覆风险研究 被引量：1
8
作者 钟睦 周伟 +3 位作者 闫宏凯 梁习锋 鲁寨军 刘东润 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1912-1921,共10页
针对高速列车桥上脱轨后的车体姿态演变行为与倾覆风险问题,通过多体动力学方法,建立八编组整车−桥梁防护墙多体动力学模型并开展数值研究。首先,通过相同工况下多体动力学结果与有限元方法结果,对比验证本文模型的正确性。然后,通过数... 针对高速列车桥上脱轨后的车体姿态演变行为与倾覆风险问题,通过多体动力学方法,建立八编组整车−桥梁防护墙多体动力学模型并开展数值研究。首先,通过相同工况下多体动力学结果与有限元方法结果,对比验证本文模型的正确性。然后,通过数值模拟分别研究直线空载高速列车、直线满载高速列车、曲线不同离心加速度下高速列车脱轨后的动力学演变行为。研究结果表明:桥上脱轨列车与防护墙发生撞击后,会出现明显的车轮跳起和车体大幅度侧滚现象,各车存在极大从右后向左前翻滚到线路外侧坠落的风险;桥梁曲线脱轨比直线脱轨更加危险,会出现明显的甩尾现象,离心加速度越大,甩尾现象越明显。 展开更多
关键词 高速列车 脱轨 桥梁防护墙 动力学行为 多体动力学
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脉动风场下二维高速列车/桥梁气动特性研究 被引量：2
9
作者 张洁 余越 +3 位作者 张亮 王璠 许澳 王家斌 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期3026-3037,共12页
强脉动环境风加剧高速列车周围流场瞬变特性,进而形成强脉动列车气动载荷,直接危及列车行车安全。当列车在高架桥上运行时,环境风-列车-桥梁耦合条件下的列车气动载荷变化将更为剧烈。因此,采用更加真实的风场边界模拟横风作用下高速列... 强脉动环境风加剧高速列车周围流场瞬变特性,进而形成强脉动列车气动载荷,直接危及列车行车安全。当列车在高架桥上运行时,环境风-列车-桥梁耦合条件下的列车气动载荷变化将更为剧烈。因此,采用更加真实的风场边界模拟横风作用下高速列车在桥梁上运行时的气动特性、明确不同风场特征下的列车周围流动结构特征显得尤为重要。基于大涡模拟方法,研究了恒定均匀风场、指数平均风场以及指数脉动风场(基于谐波合成法并采用Kaimal风速谱密度模型生成风速时程数据)特征作用下二维车体在10 m高桥梁上的横风气动特性。研究结果发现:不同风场特征下,车体周围流场结构、气动性能存在较大差异。对比指数平均风场,恒定均匀风场下车体背风侧产生一对更加充分发展的漩涡结构;车体的侧向力系数减少16.4%,升力系数增加59.7%,倾覆力矩系数降低23.6%,不同速度剖面对应的2种时均风场下,列车的气动特性出现了显著差异。当采用更为真实的指数脉动风场剖面时,车体表面压力分布呈现差异性变化,车体的侧向力系数增加9.0%,升力系数减少13.4%,倾覆力矩系数增加9.5%,可见脉动风场对桥梁上高速列车的横风气动性能具有较显著的影响。研究成果可为风环境下桥上高速列车的行车安全和限速指挥系统提供技术支撑。 展开更多
关键词 脉动风场 气动性能 横风 高速列车 数值仿真
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高速列车转向架底部包覆板气动减阻效果研究 被引量：1
10
作者 李健 曾维毅 +1 位作者 周垚光 谢子豪 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1758-1770,共13页
转向架的复杂机械结构及非流线化外形对高速列车气动性能产生不利影响,优化列车转向架底部流场结构,降低转向架的气动阻力占比,是进一步降低高速列车气动阻力的重要手段。为此,参考现有高速列车转向架结构设计2种转向架底部包覆板,并建... 转向架的复杂机械结构及非流线化外形对高速列车气动性能产生不利影响,优化列车转向架底部流场结构,降低转向架的气动阻力占比,是进一步降低高速列车气动阻力的重要手段。为此,参考现有高速列车转向架结构设计2种转向架底部包覆板,并建立3种转向架包覆方案:方案一为带倾角包覆板+全包围裙板;方案二为平直包覆板+全包围裙板;方案三作为对照组未安装底部包覆板。基于k−ω方程湍流模型,探究不同包覆方案下高速列车气动阻力变化规律,对比分析3种方案对转向架及整车气动阻力、转向架舱内压力分布以及列车底部流动特性的影响,并通过全尺寸转向架风洞试验验证数值仿真的可靠性。研究结果表明:转向架包覆板有效减弱了气流对转向架零部件以及转向架舱后端板的冲击,使得转向架舱内压力分布更均匀,进而降低了转向架气动阻力;方案一和方案二分别使头车阻力系数降低17.3%和22.2%,整车阻力系数降低11.6%和12.9%;与方案二相比,方案一中包覆板两端的倾角能够引导气流进入转向架舱内部,加速舱内的流动循环,有利于牵引电机、轴盘等转向架零部件与外部空气的换热。研究结果可为进一步优化转向架包覆板设计方案、降低列车气动阻力提供参考。 展开更多
关键词 高速列车 包覆结构 转向架 气动减阻 流动结构
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隧道内高速列车与轨道附加板气动交互特性研究 被引量：4
11
作者 熊小慧 耿语堂 +1 位作者 董天韵 李小白 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期1930-1940,共11页
采用RNG k-ε湍流模型模拟列车运行全过程,研究在隧道运行条件下轨道附加板对隧道内压力、列车风速度及列车气动特性的影响规律以及列车对轨道附加板的气动力作用。研究结果表明:轨道附加板的存在减小了列车运行时的阻力,但导致隧道以... 采用RNG k-ε湍流模型模拟列车运行全过程,研究在隧道运行条件下轨道附加板对隧道内压力、列车风速度及列车气动特性的影响规律以及列车对轨道附加板的气动力作用。研究结果表明:轨道附加板的存在减小了列车运行时的阻力,但导致隧道以及列车表面压力、隧道内列车风风速均有所增加,分别增加了2.5%,3.1%以及4.0%;当列车通过时,轨道附加板所受最大升力随车速增加而显著增大,当列车速度为400 km/h时,轨道附加板所受升力为5133 N。因此,在设计隧道内轨道附加板时,需要考虑稳定其固定装置,保证轨道附加板在服役期间的安全。 展开更多
关键词 列车空气动力学 高速列车 轨道附加板 数值模拟
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列车轮缘润滑材料性能分析与应用研究 被引量：2
12
作者 方聪聪 丁一 +3 位作者 陈军 周伟 关煜彬 詹胜鹏 《摩擦学学报（中英文）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期143-153,共11页
通过基础摩擦磨损试验研究了干态摩擦和3种轮缘润滑棒条件下的轮箍材料试样的摩擦磨损行为,结合扫描电镜和表面测量仪观察磨损表面形貌、损伤特征和磨痕几何形状,对3种轮缘润滑棒进行能谱分析,探究了润滑成分对轮轨材料减摩的影响,并根... 通过基础摩擦磨损试验研究了干态摩擦和3种轮缘润滑棒条件下的轮箍材料试样的摩擦磨损行为,结合扫描电镜和表面测量仪观察磨损表面形貌、损伤特征和磨痕几何形状,对3种轮缘润滑棒进行能谱分析,探究了润滑成分对轮轨材料减摩的影响,并根据试验结果进行了2个月的现场机车轮缘磨耗跟踪测量.研究结果表明施加轮缘润滑棒作为润滑介质后可降低界面摩擦系数至0.15~0.50,试样表面摩擦损伤均有不同程度降低,3种轮缘润滑棒工况相比干态摩擦工况的试样磨损率分别降低17.21%、28.58%和20.50%;润滑剂成分研究表明,石墨-二硫化钼的轮缘润滑棒能在摩擦接触表面形成延展性强、覆盖率高的致密固体润滑膜,抗磨减摩性能最优;轮缘润滑棒B在DF12机车1轴轮对安装使用后轮缘磨耗有明显减缓,第1、4轴轮对轮缘磨耗之比下降50%. 展开更多
关键词 轮轨磨损 小半径曲线 轮缘润滑 固体润滑 表面疲劳损伤
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相邻隧道间距对列车通过峡谷风区时气动性能的影响
13
作者 周丹 梁思维 +3 位作者 张耀升 冯吉琦 陈恺岚 陈光 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第6期2562-2574,共13页
以通过峡谷风区的高速列车为研究对象,建立峡谷-桥隧-列车三维数值模型,采用基于k-ε的尺度解析混合(SRH)湍流模型进行求解计算,研究不同相邻隧道间距下的峡谷风场分布特性、列车气动载荷和流场分布。研究结果表明:当相邻隧道间距为100 ... 以通过峡谷风区的高速列车为研究对象,建立峡谷-桥隧-列车三维数值模型,采用基于k-ε的尺度解析混合(SRH)湍流模型进行求解计算,研究不同相邻隧道间距下的峡谷风场分布特性、列车气动载荷和流场分布。研究结果表明:当相邻隧道间距为100 m时,桥梁上方的风速梯度最大,在距离桥面高约4 m处量纲一风速高达2.0;当相邻隧道间距大于300 m时,桥面上方风速较小,峡谷中心处的加速效应变化较小;当列车从隧道驶入峡谷风区时,各节车厢的气动荷载先陡增后不断波动;头车和尾车的气动载荷最大值随着相邻隧道间距的增加而逐渐减小,头车侧向力最大值是尾车的4倍;在距离隧道约5 m的桥上,列车迎风侧与背风侧流场的流速与压力分布差异显著,当相邻隧道间距从100 m增大到300 m时,列车迎风面与背风面压差明显减小。 展开更多
关键词 相邻隧道间距 峡谷风 高速列车 气动性能
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高速列车曲线通过性能分析及脱轨影响因素研究 被引量：8
14
作者 高广军 卓天宇 关维元 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期901-912,共12页
列车往往会因为线路不平顺或自身运行状态问题发生脱轨事故,由于实际运行情况下列车以编组形式出现,因此对编组列车脱轨评价对象的筛选以及在此基础上的影响因素分析是至关重要的。在SIMPACK中建立编组列车动力学仿真模型,针对脱轨系数... 列车往往会因为线路不平顺或自身运行状态问题发生脱轨事故,由于实际运行情况下列车以编组形式出现,因此对编组列车脱轨评价对象的筛选以及在此基础上的影响因素分析是至关重要的。在SIMPACK中建立编组列车动力学仿真模型,针对脱轨系数和轮重减载率这2种评价指标,采用数值仿真分析方法筛选典型运行状态下8编组列车在不同评价体系下的评价对象,比较轨道不平顺性、轨底坡、运行速度、曲线半径以及曲线超高这5种脱轨影响因素的变化规律,并采用全因子采样的方法对影响因素进行均匀采样,应用Sobol全局敏感性分析方法对影响列车脱轨的影响因素进行权重分析。研究结果表明:在编组列车26种不同工况下,第1节车的相同位置脱轨系数较其他车辆最大,该车前转向架前轮对的轮重减载率及其弯道内侧车轮的脱轨系数最大的情况分别占85%和81%,两者可以作为编组列车脱轨影响因素分析的目标。轨道不平顺性系数和轨底坡对于高速列车脱轨的影响较小,其变化趋势接近线性。运行速度对于高速列车运行安全性的影响最大,其次是曲线半径,然后则是曲线超高。运行速度对于列车运行产生的影响相对较大,即最容易导致列车曲线通过脱轨事故的发生,在实际运行环节中应当予以重视。 展开更多
关键词 编组列车 脱轨因素 对象评估 Sobol全局敏感性分析 轨道安全
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400 km/h高速列车转向架底板的阻力影响数值模拟研究 被引量：4
15
作者 王雷 刘堂红 +3 位作者 张师尚 陈蓉蓉 周斯琪 刘宏康 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1201-1217,共17页
采用数值仿真方法研究明线运行400 km/h高速列车转向架底板包覆结构的气动阻力影响规律,揭示不同包覆形式及安装高度、缝隙间距这两类关键构型参数的阻力影响特性及流动结构的作用特征。研究结果表明:全封一体式及分体式底板包覆方案对... 采用数值仿真方法研究明线运行400 km/h高速列车转向架底板包覆结构的气动阻力影响规律,揭示不同包覆形式及安装高度、缝隙间距这两类关键构型参数的阻力影响特性及流动结构的作用特征。研究结果表明:全封一体式及分体式底板包覆方案对整体均有明显的减阻效果,最优减阻率达9.76%,以头车转向架区域为主要减阻部件,但中间车阻力有所增加,且头车包覆越完整,中间车阻力增加越明显;在不同安装高度下,底板减阻效果呈非单调变化,头车底板适当下移有利于提高整车减阻效果,其原因主要是降低了中间车的转向架阻力;当底板缝隙间距维持在一定范围内时,整车减阻效果变化不大,继续增大缝隙会导致减阻效果变差,因为过大的缝隙将显著增强气流对转向架及舱体的冲击,导致整车减阻效果降低。 展开更多
关键词 高速列车 转向架 气动阻力 底板 计算流体力学
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高速列车转向架区域气动发声尺度特征研究
16
作者 卢鑫源 刘翰林 +2 位作者 杨志刚 吕镇东 袁思齐 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1734-1744,共11页
基于大涡模拟(LES)和声学有限元法,在400 km/h车速条件下,对1:8缩比尺度简化转向架模型进行数值模拟研究,并仿真对比同一模型在1:4、1:8、1:16和1:25缩比下的流场扰动特征及气动发声特征。研究结果表明:转向架区域内前缘剪切流与转向架... 基于大涡模拟(LES)和声学有限元法,在400 km/h车速条件下,对1:8缩比尺度简化转向架模型进行数值模拟研究,并仿真对比同一模型在1:4、1:8、1:16和1:25缩比下的流场扰动特征及气动发声特征。研究结果表明:转向架区域内前缘剪切流与转向架本体以及转向架舱之间的耦合作用明显,可见L1和L2两种典型的循环反馈扰动模式;转向架本体结构间也存在次一级扰动,这些扰动增强了剪切流动的不稳定性;这些扰动循环反馈模式即为该区域气动发声的主要模式。尺度变化较显著改变了转向架区域的流场扰动特征,尤其是L2反馈模式;随着尺度减小,表面脉动压力及声源能量向高频迁移,声源能量先减小后增大(变化范围在2 dB内),且构架和后轮对的声源能量占比有所增加;在缩比为1:4、1:8、1:16和1:25时,频率修正后的标准点平均声压级分别为105.5、103.9、104.3、105.1 dB(A)(变化范围在1.6 dB内)。对于全尺寸模型,这种差距将进一步扩大。 展开更多
关键词 高速列车 转向架 尺度效应 气动噪声 大涡模拟 声学有限元
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裙板格栅方向对高速列车设备舱通风性能影响研究
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作者 姜琛 汤鑫 +5 位作者 高广军 洪晨 周果 龙金兰 曾雪莲 王璠 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期132-143,共12页
为研究不同方向格栅对高速列车车下设备舱通风性能的影响,以一段某型高速列车实车所用设备舱为试验对象开展了风洞试验,同时基于Realizable k-ε湍流模型构建了风洞试验的数值计算模型.通过风洞试验结果验证了数值模型的准确性,并获得... 为研究不同方向格栅对高速列车车下设备舱通风性能的影响,以一段某型高速列车实车所用设备舱为试验对象开展了风洞试验,同时基于Realizable k-ε湍流模型构建了风洞试验的数值计算模型.通过风洞试验结果验证了数值模型的准确性,并获得了一套适用于设备舱裙板格栅区域的网格划分参数.基于经风洞试验验证的数值模型和网格划分参数,建立了头车包含设备舱的三车编组数值计算模型.以不同方向格栅(竖向和横向)为研究对象,分析了300 km/h速度等级下设备舱格栅通风口的通风量及设备舱内部的速度分布情况.结果表明:装配两种格栅时,设备舱的总进风质量流率基本一致,其中,装配竖向格栅时,其两侧的进风质量流率基本一致,但装配横向格栅时,其两侧的进风质量流率有所差异,相较于前者,其y-侧的质量流率减少了6.59%,y+侧的增加了6.79%.装配竖向格栅时,气流均匀地从整个格栅区域进入,其进入方向与列车运行方向相同,且速度较小;装配横向格栅时,气流集中从格栅右侧区域进入,其进入方向与列车运行方向相反,且速度较大.通过综合对比质量流率及设备舱空间气流速度,发现装配横向格栅时的通风性能较优. 展开更多
关键词 格栅 设备舱 风洞 数值模拟
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升力翼高速列车前后翼干扰特性研究
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作者 张宝珍 熊小慧 +1 位作者 汪欣然 耿嘉旭 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1806-1821,共16页
在高速列车车顶安装升力翼旨在通过提高列车气动升力减小轮轨作用力,是一种新型等效减重的手段。升力翼安装到高速列车顶部后,其工作环境与航空相比有很大不同,升力翼与升力翼之间存在相互干扰。以三车编组1꞉10缩比某型CRH高速列车模型... 在高速列车车顶安装升力翼旨在通过提高列车气动升力减小轮轨作用力,是一种新型等效减重的手段。升力翼安装到高速列车顶部后,其工作环境与航空相比有很大不同,升力翼与升力翼之间存在相互干扰。以三车编组1꞉10缩比某型CRH高速列车模型为研究对象,采用改进型延迟分离涡模拟(IDDES)方法,分别针对不同高度和不同间距布局的两翼高速列车进行数值模拟分析,探讨前后升力翼布局对升翼力列车气动力和周围流场结构的影响规律及其作用机理。研究结果表明:对于不同间距布局,当后翼距离前翼过近时,前翼翼尖涡流的干扰导致流速加大,压差变小,最终使气动升力有所降低;而当前后翼间距过大时,即后翼远离前翼尾流干扰范围,后翼由于无法受到前翼下洗气流的正向作用,使得升力减小。对于不同高度布局,错落式布局下前翼的尾流涡旋由于高度差的原因远离后翼,相较于等高式布局,错落式布局中前翼尾流对后翼造成的干扰程度较小。错落式布局的列车整体升力性能优于等高式布局的列车整体升力性能,且前低后高式布局下,列车的增升效果最好。综合不同间距和不同高度布局的结果可知,对于两翼高速列车,翼间距为0.90H时前低后高式布局的整车气动性能最优,尤其是列车升力可以得到显著提升。 展开更多
关键词 高速列车 升力翼 翼间干扰特性 计算流体力学
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高速列车头车流线型区域吹气控制的气动减阻研究
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作者 王鑫然 刘堂红 +3 位作者 陈晓栋 夏玉涛 陈争卫 郭子健 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1713-1722,共10页
为了探索头车流线型区域吹气减阻控制的可行性,采用改进的延迟分离涡模拟方法对不同吹气速度下的列车周围复杂流场进行模拟,通过风洞试验验证数值模拟结果的准确性。研究结果表明:在头车流线型区域采用吹气控制能够显著改变列车周围流... 为了探索头车流线型区域吹气减阻控制的可行性,采用改进的延迟分离涡模拟方法对不同吹气速度下的列车周围复杂流场进行模拟,通过风洞试验验证数值模拟结果的准确性。研究结果表明:在头车流线型区域采用吹气控制能够显著改变列车周围流场特性;吹气口产生的气流能够避免高速来流对列车表面的直接冲击,有效地减小头车的压差阻力与摩擦阻力;吹气对中间车和尾车的气动阻力影响较小;吹气对列车周围的流场产生干扰效应,使得列车表面部分区域的湍动能增加;当吹气速度增加时,3车模型的减阻率增加,归一化净节约功率增加;当吹气速度为来流速度的0.2倍时,3车模型的减阻率为8.44%,归一化净节约功率为6.74%。 展开更多
关键词 高速列车 数值模拟 流动控制 气动减阻
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高速列车转向架包覆结构安装位置及间隙尺寸对气动阻力影响
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作者 王志钧 谢子豪 +1 位作者 高广军 李健 《中国铁道科学》 北大核心 2025年第5期11-29,共19页
针对高速列车转向架裙板和底护板对称安装时安装位置及底护板和车体间隙变化对列车阻力定量影响规律不明晰的问题,采用数值模拟方法,通过设计转向架底护板包覆结构,制定其不同位置对称安装和全包围安装的5种方案,研究某型3节编组高速动... 针对高速列车转向架裙板和底护板对称安装时安装位置及底护板和车体间隙变化对列车阻力定量影响规律不明晰的问题,采用数值模拟方法,通过设计转向架底护板包覆结构,制定其不同位置对称安装和全包围安装的5种方案,研究某型3节编组高速动车组以300 km·h^(-1)速度运行时转向架底护板及其安装位置对气动阻力的影响规律;在此基础上,定义底护板7种横向(X向)间隙和8种纵向(Y向)间隙尺寸,分析这些间隙尺寸的变化对列车运行时转向架区域绕流特征的影响,揭示底护板位置及X向和Y向间隙尺寸对整车气动阻力的影响规律和作用机制。结果表明:由于转向架底护板和裙板的引流、阻隔作用,车底来流对转向架部件及转向架舱后端面的冲击效果明显减弱,降低了转向架区域的压差阻力,具有明显的整车减阻效果;对于半包围的底护板,在1位和6位转向架安装底护板和裙板后整车减阻率为8.6%,超过在2位和5位及3位和4位转向架安装的整车减阻率之和;在1位和6位转向架安装半包围底护板和裙板的基础上,X向和Y向间隙的减小可分别使气流对转向架舱后端面中下部(B区域)和下部两侧(C区域)的冲击减弱,降低转向架舱内部的气流速度和前后端面压差阻力,从而达到整车阻力降低的目的;X向和Y向间隙分别从240和310 mm减小至0 mm(车底齐平安装底护板)时,整车减阻率分别由8.26%和8.3%增加至9.88%和10.68%;整车阻力的降低随X向和Y向间隙的减小大致呈均匀趋势,且Y向间隙的减小对整车阻力降低的贡献略大于X向间隙。 展开更多
关键词 高速列车 转向架 包覆结构 底护板 裙板 气动阻力 间隙尺寸 数值模拟
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