高速列車流場(chǎng)及車內(nèi)熱舒適性研究.pdf

1、隨著高速列車速度的不斷提高，列車的氣動(dòng)效應(yīng)會(huì)愈加突出。尤其當(dāng)行駛在暴雪天氣和不同的線路環(huán)境下時(shí)，列車周邊的空氣流動(dòng)會(huì)受到相應(yīng)的影響，這將給列車的安全運(yùn)行帶來一定的威脅，因此有必要對(duì)列車周邊流場(chǎng)進(jìn)行分析并對(duì)列車外形進(jìn)行優(yōu)化。對(duì)于新設(shè)計(jì)的高速列車而言，車內(nèi)空氣的流動(dòng)情況和熱舒適性是考察列車性能的重要指標(biāo)，有必要在設(shè)計(jì)過程中分析其合理性并進(jìn)行優(yōu)化。
　　本文基于計(jì)算流體力學(xué)和計(jì)算傳熱學(xué)理論，通過前處理軟件ICEM CFD和流體力學(xué)計(jì)算軟

2、件FLUENT對(duì)列車周邊流場(chǎng)、風(fēng)道阻力以及車內(nèi)熱舒適性進(jìn)行了研究。主要工作包括:
　　1.高速列車在暴雪環(huán)境下運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)向架區(qū)域積雪問題研究。考慮轉(zhuǎn)向架輪對(duì)的旋轉(zhuǎn)效應(yīng)，通過分析原始車型的流場(chǎng)特性提出相應(yīng)改善流場(chǎng)分布的方案，并將優(yōu)化方案同原始車型進(jìn)行對(duì)比分析，得到最終的優(yōu)化方案。研究表明:輪對(duì)的旋轉(zhuǎn)效應(yīng)對(duì)轉(zhuǎn)向架區(qū)域的流場(chǎng)有一定的影響，在分析流場(chǎng)時(shí)有必要考慮輪對(duì)的旋轉(zhuǎn)。文中提到的三種轉(zhuǎn)向架區(qū)域的優(yōu)化方案用于改善流場(chǎng)特性。在條件允許的情況

3、下，可以將三種方案進(jìn)行組合優(yōu)化。
　　2.無砟軌道結(jié)構(gòu)外形對(duì)高速列車氣動(dòng)性能的影響研究。通過建立框架型和平板型的無砟軌道模型，研究了高速列車以300km/h的速度通過時(shí)的氣動(dòng)性能。結(jié)果表明:由于框架結(jié)構(gòu)的存在，列車通過框架型無砟軌道時(shí)，車底底板及轉(zhuǎn)向架表面氣動(dòng)壓力呈現(xiàn)周期性波動(dòng)，其中壓力波動(dòng)的主頻接近16.90Hz。高速列車通過平板型無砟軌道時(shí)，列車車底底板及轉(zhuǎn)向架表面氣動(dòng)壓力波動(dòng)較小。在進(jìn)行高速列車車底流場(chǎng)仿真時(shí)，有必要考慮無砟

4、軌道板和軌道結(jié)構(gòu)。
　　3.高速列車車內(nèi)流場(chǎng)、風(fēng)道阻力和熱舒適性問題研究。通過計(jì)算分析車內(nèi)的壓力、微風(fēng)速和溫度等指標(biāo)，提出進(jìn)氣風(fēng)道結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案，并對(duì)優(yōu)化方案進(jìn)行進(jìn)一步分析計(jì)算，最終形成滿足要求的設(shè)計(jì)方案。研究表明:混合進(jìn)氣方式較上端進(jìn)氣和下端進(jìn)氣方式而言，風(fēng)道阻力最大;混合進(jìn)氣方式中客室流場(chǎng)比較穩(wěn)定，速度分布較為均勻。三種進(jìn)氣方式對(duì)客室的壓力影響不明顯，客室空間的壓力分布均勻?；旌线M(jìn)氣方式中客室兩端孔的流量較中間孔的流量稍大，導(dǎo)致