耦合軌道模型的高速列車車下流場仿真技術(shù)研究與應(yīng)用.pdf

1、由于運行速度的提高，空氣流場對高速列車車體和附件結(jié)構(gòu)的影響不可忽略，例如在實際檢修中發(fā)現(xiàn)，設(shè)備艙橫梁等結(jié)構(gòu)發(fā)生了破壞現(xiàn)象。設(shè)備艙橫梁是連接車體、底板和裙板的部位，分析認為除了電機振動以及軌道不平順等產(chǎn)生的機械載荷外，空氣與軌道的耦合作用產(chǎn)生的氣動載荷也是影響車下結(jié)構(gòu)疲勞損傷的重要原因。因此，需要對列車底板進行流固耦合分析，研究氣動載荷對底板結(jié)構(gòu)的影響。數(shù)據(jù)傳遞過程是影響流固耦合計算結(jié)果的重要環(huán)節(jié)，精度、穩(wěn)定性和整體誤差是考察數(shù)據(jù)傳遞效果

2、的重要因素?；谝陨蠁栴}，進行了如下研究:
　　首先，基于徑向基函數(shù)法推導(dǎo)了空間散亂數(shù)據(jù)插值的數(shù)學(xué)過程，并編制了相應(yīng)的插值程序，通過算例試驗證明可以較好地實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞。在不同的載荷類型和網(wǎng)格密度下，對比了基于不同基函數(shù)的數(shù)據(jù)傳遞方法的結(jié)果誤差，得到了薄板張力樣條函數(shù)、高斯函數(shù)和規(guī)則樣條函數(shù)在插值精度、穩(wěn)定性和整體誤差方面表現(xiàn)較好。對基函數(shù)的形函數(shù)進行參數(shù)調(diào)整，計算在不同載荷類型下的插值結(jié)果，得到了優(yōu)化后的高斯函數(shù)綜合表現(xiàn)最好的結(jié)論

3、。
　　其次，構(gòu)建了復(fù)合插值方法。單元中心插值方法采用單元形心坐標進行插值，單元節(jié)點插值方法采用面單元節(jié)點進行插值，在不同載荷類型下對比得到兩種插值方法的誤差正負相反，并且后者的誤差絕對值大于前者。分析二維情況下的不同載荷類型，得到了在三維載荷情況下也適用的復(fù)合插值方法，在數(shù)據(jù)模型中對比發(fā)現(xiàn)可以較好地控制整體誤差。
　　再次，建立了耦合軌道結(jié)構(gòu)的流場分析模型?；诹熊囘\行的實際情況，建立了包含車體、轉(zhuǎn)向架、封閉的設(shè)備艙和軌道

4、結(jié)構(gòu)的幾何模型，基于以上幾何模型，建立了列車明線行駛和會車工況的流體計算域。
　　最后，對明線和會車工況進行了流體分析，并對車底局部進行了流固耦合計算。通過在車下不同位置布置監(jiān)測點，得到了底板和裙板表面的氣動載荷變化情況。通過對不同位置的垂向、流向和展向截面進行載荷分析，得到了頭車、中間車以及尾車區(qū)域的車下流場分布情況。對計算結(jié)果進行了驗證，針對會車工況在相同車型、相同速度和相同測點下對計算結(jié)果和實測結(jié)果進行對比，得出兩者在頭波和