基于CFD数值模拟的城轨列车隧道空气附加阻力计算影响因素研究

发布时间：2021-08-27 16:53

　　城轨列车隧道空气附加阻力是列车运行阻力的重要组成部分。现有常用计算公式只与隧道长度相关,无法体现列车长度、列车速度和隧道阻塞比等因素对阻力计算的影响。采用CFD（Computational Fluid Dynamics）的方法对城轨列车在隧道内运行过程中所受隧道空气附加阻力进行计算,针对可能的影响因素,本着控制变量的原则设置仿真实验组。最终确定了城轨列车隧道空气附加阻力计算影响因素及各因素影响程度,为城轨列车隧道空气附加阻力计算修正研究提供理论依据。 

【文章来源】：计算机应用与软件. 2020,37(11)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

列车模型及列车表面网格

为了得到列车模型在隧道中运动时所受隧道空气附加阻力的稳定值,列车在隧道中的初始位置为列车中心点距隧道入口200 m处;在计算案例的仿真模型构建中,沿列车前进运行方向构建隧道模型,依照隧道工程的实际设计,所构建的类似管状仿真实验模型如图2(a)所示,隧道圆直径由仿真实验中的阻塞比R确定。隧道模型构建完成后,使用网格划分软件对隧道模型进行网格划分如图2(b)所示。经过以上步骤,通过Fluent软件求解器进行求解,读取列车模型在隧道中稳定运行时的隧道空气附加阻力值为计算参考结果,记录计算结果,并对结果进行对比和分析[11-13]。针对列车长度、列车速度和隧道阻塞比这三种可能的影响因素,设计仿真实验,记录实验参数及计算结果并进行分析。

以表1中的参数作为实验变量输入,记录仿真实验结果。为拟合隧道空气附加阻力Fs和列车长度L的关系,将列车长度L作为自变量,列车受到的隧道空气附加阻力Fs作为因变量,采用最小二乘法获得的拟合关系如图3所示。图3中点为数据坐标,线条为所拟合变量间关系,可以看出,随着列车长度L的增加,隧道空气附加阻力Fs也增大。隧道空气附加阻力Fs与列车总长度L基本成递增的线性关系,所拟合的直线公式为:

【参考文献】：
期刊论文
[1]高速列车进入带缓冲结构隧道的压力变化研究（Ⅰ）[J]. 骆建军,王梦恕,高波,王英学.  空气动力学学报. 2007(04)
[2]高速列车进入隧道空气动力学模型实验分析[J]. 王英学,高波,骆建军,琚娟.  空气动力学学报. 2004(03)
[3]国外高速列车最佳头尾部形状的研究[J]. 张健.  机车电传动. 2000(02)
[4]高速列车空气阻力的研究[J]. 陈南翼,张健.  中国铁路. 1998(02)
[5]从空气动力学观点看车体外形[J]. 前田达夫,刘凤刚.  国外铁道车辆. 1992(02)

博士论文
[1]高速列车通过隧道时气动影响研究[D]. 赵晶.西南交通大学 2011
[2]高速列车进入隧道产生压缩波的数值模拟及试验研究[D]. 骆建军.西南交通大学 2003

硕士论文
[1]高速列车隧道会车时压力波特性和瞬态力学行为的数值模拟[D]. 任明.西南交通大学 2015
[2]高速列车气动性能与外形设计[D]. 冯志鹏.西南交通大学 2011



本文编号：3366733