高速列車駛?cè)胨淼罆r受電弓流固耦合特性數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著高速列車運營速度的不斷提高，弓網(wǎng)受到強氣流的沖擊的影響非常明顯，弓網(wǎng)接觸壓力明顯受到氣動載荷的影響。同時在強氣流作用下，受電弓將產(chǎn)生流致振動現(xiàn)象，使得受電弓上臂桿、下臂桿、底架、弓頭等部件的產(chǎn)生明顯的柔性變形。尤其當列車駛?cè)胨淼罆r，因為隧道壁面的限制，與運行于開闊的明線空間相比，受電弓受到的氣動載荷的急劇增加和變化，使得弓網(wǎng)無法穩(wěn)定受流，并可能導(dǎo)致受電弓部件的疲勞破壞。因此研究高速列車進入隧道及高速明線行駛時，受電弓的氣動特性及流固

2、耦合特性很有必要。
　　本文應(yīng)用計算流體力學(xué)軟件STAR-CCM+，使用其計算流體力學(xué)模塊、固體力學(xué)學(xué)模塊、流固耦合(FSI)模塊，基于高速列車其及CX-PG型高速受電弓的真實模型，采用合理的計算流場有限體積網(wǎng)格劃分策略、受電弓固體力學(xué)學(xué)模型的有限元四面體網(wǎng)格劃分策略，分別對高速列車駛?cè)胨淼篮兔骶€運行兩種工況下受電弓所受氣動力及其應(yīng)力及變形等進行了實時的耦合求解的數(shù)值模擬研究。得出兩種條件下流場區(qū)域分布特性及高速列車及受電弓的氣動

3、特性、受電弓應(yīng)力及變形等流固耦合特性。其中對高速列車駛?cè)胨淼赖哪M，使用了重疊網(wǎng)格方法。并通過與京滬線CRH2-150C高速列車通過鳳凰臺隧道時的實車試驗數(shù)據(jù)進行對比，驗證高速列車駛?cè)胨淼肋^程中列車計算流場的合理性及正確性。
　　通過對高速列車以350km/h駛?cè)胨淼肋^程的三維可壓縮非定常湍流流動數(shù)值模擬研究，分析了高速列車駛?cè)胨淼肋^程中，高速列車整車及受電弓的氣動特性、高速受電弓的應(yīng)力及變形等流固耦合特性隨時間變化規(guī)律。其中主要

4、分析高速列車進入隧道過程中的高速列車周圍及列車表面的壓力分布、隧道內(nèi)典型測點的壓力波特性、高速列車車身典型測點壓力波特性、受電弓典型測點的壓力波特性、高速列車整車所受的的氣動阻力及氣動升力特性、受電弓所受的氣動阻力及氣動升力特性等高速列車與受電弓的氣動特性，以及受電弓應(yīng)力隨時間變化特性、受電弓位移隨時間變化規(guī)律等受電弓流固耦合特性。并在最后分析了駛?cè)胨淼肋^程中列車速度的影響特性。
　　通過對高速列車以350km/h明線穩(wěn)定運行時的

5、三維不可壓縮定常湍流流動數(shù)值模擬研究，分析了高速列車明線穩(wěn)定運行時高速列車整車及受電弓的氣動特性、高速受電弓的應(yīng)力及變形等流固耦合特性特點。其中主要分析了高速列車明線穩(wěn)定運行時高速列車周圍明線開闊流場及列車表面的壓力分布、高速列車整車受到的氣動阻力及氣動升力等氣動特性、受電弓受到的氣動阻力及氣動升力等高速列車及受電弓的氣動特性，以及受電弓應(yīng)力分布、變形分布等流固耦合特性。并在最后分析了明線運行時列車速度的影響特性。
　　本文研究并