摘要
当列车遭遇侧风时，其周围的流场会发生显著变化，导致车体表面压力分布不对称。侧风会显著恶化列车气动性能，对稳定运行的列车构成直接威胁，甚至导致列车脱轨、翻车。因此，研究列车在侧风环境下的气动性能具有重要意义，可为列车的安全运行提供参考。 本文针对国内某型号高速列车简化模型，建立了侧风环境中高速列车在平地上运行的计算区域。采用Fluent软件，基于三维、定常、不可压缩N-S方程和雷诺时均法。探究了不同车速、不同风向角和不同风速下高速列车的气动性能差异。结果表明：在风向角不变的情况下，随着车速和风速的增大，整车所受的气动力均增大。当风向角为90°时，列车所受到的气动升力和侧向力值最大。此外，高速列车各节车的迎风侧大部分区域均为正压，背风侧的大面积区域均为负压，车头鼻尖迎风侧正压压力值最高，车尾鼻尖迎风侧为负压。在不同截面上，随着风速的增大，涡旋产生的位置和消失位置逐渐向车体前方移动；随着车速的增大，涡旋产生的位置和消失的位置逐渐向车体后方移动。 对复线路堤上风线和下风线的高速列车周围流场进行了数值模拟，结果表明：随着车速的增大，各工况下整车所受的气动阻力均增大，而气动升力增长较为缓慢，整车所受的侧向力逐渐增大，尾车所受的侧向力逐渐减小。上风线列车所受的气动力分别增大了83.9%、3.3%和11.2%，下风线列车所受的气动力分别增大了102.9%、1.1%和11.6%。随着风速的增大，列车整车所受的气动力均增大。在各个工况下的不同截面中，涡旋产生的位置和消失的位置与平地的规律一致。位于复线路堤上风线的高速列车在运行时，整车所受的侧向力比复线路堤下风线小18.1kN。 对复线桥梁上风线和下风线的高速列车周围流场进行了数值模拟，结果表明：随着风速的增大，上风线列车所受的气动力分别增大了31.3%、285.5%和229.6%，下风线列车所受的气动力分别增大了23.9%、279.9%和226.4%。对于复线桥梁下风线运行的高速列车而言，其气动性能优于复线桥梁上风线运行的高速列车。在各工况下的不同截面上，涡旋的产生和消失位置与平地和路堤的规律一致。
NETL