基于顆粒軌道模型的高速列車多相流數(shù)值模塊和分析.pdf

1、現(xiàn)如今我國高速鐵路發(fā)展的步伐不斷加快,隨著列車速度的提高,在不同工況下所受到的氣動性能也愈發(fā)復(fù)雜;隨著鐵路線路的不斷延伸以及我國復(fù)雜多變的天氣環(huán)境,高速列車在惡劣天氣環(huán)境下的行車安全也越發(fā)重要。本文主要采用定常不可壓N-S方程、標(biāo)準(zhǔn)k-ε兩方程的湍流模型、以及基于顆粒軌道的多相流模型,通過Fluent軟件研究高速列車在降雨和冰雹條件下行駛時的情況。
　　 論文的第一部分主要研究列車在單相流條件下受到的氣動力。首先建立列車模型,考

2、慮了轉(zhuǎn)向架、受電弓和風(fēng)擋等復(fù)雜的列車部件;其次求解基于歐拉方法的N-S方程和湍流方程,并模擬以270km/h的速度在明線行駛的列車外流場,計算壓力分布,分析阻力、升力以及其系數(shù),并與試驗結(jié)果進行對比;研究揭示了列車每一個部件對整車氣動性能的影響,分析了造成這些影響的原因,研究結(jié)果對減阻設(shè)計和列車外形設(shè)計具有一定的參考價值。
　　 論文的第二部分主要研究列車在降雨和冰雹條件下受到的氣動力。首先求解基于拉格朗日方法的顆粒軌道模型,并

3、應(yīng)用于雨滴和冰雹等不同顆粒;其次,在Fluent軟件中加入離散相模型,計算NACA機翼在大雨中的氣動性能并與實驗數(shù)據(jù)對比,發(fā)現(xiàn)兩者較好吻合,驗證了拉格朗日-歐拉方法相結(jié)合的多相流模型;接著將驗證過的計算模型應(yīng)用于高速列車多相流的模擬,即高速列車在降雨和冰雹環(huán)境下行駛的數(shù)值模擬,觀察列車周圍和表面第二相顆粒的分布,并解釋造成這些現(xiàn)象的原因;對比明線行駛和多相流環(huán)境中的氣動力如阻力、升力和橫向力等,研究第二相對列車行駛安全的影響,為列車行車