横风下高速列车非定常空气动力特性研究

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高速铁路动车组横风空气动力学分析

特别策划高速铁路动车组横风空气动力学分析吴敬朴1，龚增进2，李红梅1，宣言1，许聪2（1.中国铁道科学研究院集团有限公司铁道科学技术研究发展中心，北京100081；2.中国铁道科学研究院集团有限公司科技和信息化部，北京100081）摘要：横风对动车组行驶安全危害极大，通过建立8辆车编组的CRH2C型动车组、高架桥梁、高路堤空气动力学模型，根据《铁路技术管理规程（高速铁路部分）》大风限速规定，对20、25m/s风速下高架桥梁和高路堤区段的动车组空气动力学进行仿真计算，分析不同风向角对动车组空气动力学的影响。

结果表明：风向对动车组空气动力学响应的影响大于风速对动车组空气动力学响应的影响；随着风速增大，动车组受到的横向力、升力、点头力矩和摇头力矩呈现增大的趋势，25m/s风速动车组200km/h运行时比20m/s风速动车组300km/h运行时，在高架桥梁区段分别增大约1%、25%、28%、2%；在高路堤区段分别增大约16%、34%、35%、17%。

关键词：高速铁路；CRH2C；动车组；横风；空气动力学；高架桥梁；高路堤中图分类号：U270.11文献标识码：A文章编号：1001-683X（2021）10-0015-07 DOI：10.19549/j.issn.1001-683x.2021.10.0150引言高速运行的列车在遇到强横风时，空气动力学性能会发生恶化，列车受到的空气阻力、升力和横向力迅速增加，列车的横向稳定性受到显著影响，严重时甚至可能导致列车脱轨、倾覆及人员伤亡。

根据研究，在特大桥梁、高架桥梁、高路堤等运行路段，环境风的作用更突出和复杂，列车脱轨、翻车的可能性大大增加。

为使列车安全地通过风区，避免发生列车脱轨、倾覆事故，国内外都开展了横风空气动力学响应以及相应的行车安全保障体系等研究。

基金项目：中国国家铁路集团有限公司科技研究开发计划项目（P2019T001）；中国铁道科学研究院集团有限公司科技研究开发计划项目（2020YJ200）第一作者：吴敬朴（1976—），男，副研究员。

高速列车横风效应及气动安全控制动力学

高速列车横风效应及气动安全控制动力学1. 引言1.1 概述高速列车是现代交通领域的重要组成部分，以其快速、高效、安全的特点受到广大乘客的欢迎。

然而，在高速列车运行过程中，会面临各种风险因素，其中之一就是横风效应。

横风效应指的是列车在经过桥梁、隧道或其他开阔区域时受到侧向风力的作用所引起的动态响应问题。

1.2 研究背景随着高铁建设进一步推进，高速列车在我国铁路网中所占比例越来越大。

然而，在特定地理环境和天气条件下，如山区、河谷和海岸线等地区，强大的侧风可能对高速列车行车安全带来威胁。

因此，研究高速列车横风效应及相关的气动安全控制动力学显得尤为重要。

1.3 目的与意义本文旨在深入探讨高速列车横风效应及其对行车安全性能产生的影响，并了解气动力学安全控制技术在减轻这些影响方面的应用。

通过对横风效应现象的描述与分析，我们可以更好地了解其机理，并在此基础上提出有效的控制方法和技术手段，从而提高高速列车行车安全性能，并为相关领域的研究和实践提供参考和借鉴。

总之，研究高速列车横风效应及气动安全控制动力学对于确保高速列车行车安全、推动交通事业发展具有重要意义。

本文将从定义与原因、影响因素、风险评估等方面进行深入分析，并结合国内外研究现状和发展趋势，最终给出结论与展望部分所述的前景展望和探索方向建议。

2. 高速列车横风效应2.1 定义与原因高速列车横风效应指的是列车在高速行驶时遇到侧风所引起的一系列气动力学效应。

在高速铁路运营中，以及特殊地理条件下，如开放地区、大型桥梁等情况下，横向侧风对列车的运行安全和稳定性带来了重大挑战。

侧风主要由大气层的非均匀垂直温度分布、地表的粗糙程度、山脉等自然条件导致。

当高速列车经过这些地区或受到这些影响时，会遭受到来自侧面的风压力，从而对列车产生偏移力和倾覆力。

2.2 影响因素高速列车横风效应受多种因素影响，以下是一些主要因素：- 列车速度：随着列车速度增加, 横风效应也越明显。

- 侧面积和形状：不同类型的列车具有不同形状的外壳和窗户，在不同角度下暴露给侧面风将导致不同程度的横风效应。

2 横风下高速列车非定常空气动力特性研究_马静

横风下高速列车非定常空气动力特性研究
马静 , 张杰 , 杨志刚
(同济大学上海地面交通工具风洞中心 , 上海 201804)
摘要 :通过大涡模拟(L ES)数值计算方法 , 对均匀定常横风下高速列车的非定常空气动力特性进行了研究。计算得到横风下列车车体所受空气动力的时域及频域特性、列车周围非定常流动结构及相应非定常流场特性。对计算结果分析表明 , 即使在均匀定常横风下 , 列车所受空气动力也存在明显的非定常性。对于所研究车型 , 这种非定常空气动力的特征频率出现在 11 Hz 以下 , 并且主要峰值集中在 0～ 3 Hz 区间 , 这与列车系统本身的固有振动模态频率接近 , 存在横风引起列车系统共振 , 进而发生列车倾覆的可能 ;同时研究表明 , 横风下列车周围流场非定常特性与列车所受非定常空气动力特性在频域中存在对应关系 , 可以通过测量非定常流场确定列车非定常空气动力特性。关键词 :高速列车 ;横风 ;倾覆 ;非定常空气动力中图分类号 :U270 .1 ;U 298.1 文献标志码 :A
文研究是在横风角为 90°的情况 , 即风向为横向垂直于高速列车侧壁 , 且不考虑列车行驶方向的速度。横风角定义方式如图 1 。这里将真实物理空间的三维问题简化成为一个二维问题进行数值计算 , 列车数值模型简化为列车的横截面 , 图 2 为列车横截面几何特征。图中 , 侧壁上倾角为 2 .9°, 下倾角为 5 .2°, 计算模型尺寸为实车大小。
第 6期
横风下高速列车非定常空气动力特性研究
11 1
Pentium 2 .80 G Hz 的计算机上完成 , 总体计算时间约为 800 h 。 1 .3 计算方法合理性探讨

高速列车横风效应及气动安全控制动力学

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横风下高速列车的非定常气动特性及安全性_张亮

k 500μ 2 , F2 = tanh max 0.99ω y ρ y 2ω
2
(3)
式中， y 表示第一层网格到物面的最小距离。在 DES 方法中， lk -ω 由 min(lk -ω , CDES Δ) 代替，其中 Δ = max(Δx, Δy , Δz ) 为网格单元的最长边长，常 k -ε k -ω 数 CDES = (1 − F1 )CDES + F1CDES ，其中常数项
k -ε k -ω CDES = 0.61 ， CDES = 0.78 。这样，在靠近物面边界
层上， ω 值相当大，且湍动能 k 值有限， lk -ω 远小于网格单元尺度，SST 湍流模型起作用，采用的是雷诺时均方法；在远离物面时，ω 值很小，当 lk -ω 增大到大于 CDES Δ 时，改变后的模型充当大涡模拟的亚格子雷诺应力模型。 1.2 数值模型高速列车是一个复杂的细长结构，如果对整列车进行数值模拟，计算量大，计算时间很长，且对计算机的硬件要求很高。由于列车中部截面形状不 [4, 16] 变，气动力的变化在列车中部趋于稳定，所以本文以国内某 CRH 高速列车为原型，采用头车-中间车-尾车三节车编组的列车模型，其中头车和尾车
区域，采用大涡模拟模拟脱体涡运动。基于 Menter k-ω SST 的 DES 方程为
∂( ρ ∂t ∂x j ∂ ∂x j μt ∂k ρ k 1.5 μl + − σ ∂ x k j lk -ω (1)
Unsteady Aerodynamic Characteristics and Safety of High-speed Trains under Crosswinds

横风对电动车组中各车辆气动特性影响的试验研究

Key words: EM U , cro ss2w ind, aerodynam ic cha racteristic, exp erim en ta l investiga tion.
陈南翼 1945 年生, 1968 年毕业于华中工学院水力机械专业, 1981年获上海铁道学院机车车辆专业硕士学位, 副教授, 现从事机车车辆方面的教学及科研工作。
71. 7◊ , 尾车 C x 为- 3◊ ～ 20◊ 。可见拖车车底外罩和
转向架裙板有明显的导流作用。当 Β 角较大时, 可使各
图2 列车模型在风洞中的安装 1——头部动车; 2——拖车; 3——尾部动车; 4——试
车气动阻力显著降低。相对头尾动车阻力的变化而言, 三节车联挂时的中间拖车所受阻力的变化影响较大。当
2. 215
2 056 mm 2 640 mm 307 mm
384 mm
3 试验结果及分析
3. 1 数据处理在体轴坐标系中, 坐标原点 O 与各模型车形心和天平校心重合。六个分量气动力和力矩系数的计算公式
为: C x = X ( qS ) ; C y = Y ( qS ) ; C z = Z ( qS ) ; CM x = M x (qS H j) ; CM y = M y (qS b) ; CM z = M z (qS b)。式中: X 、Y、Z、M x、M y、M z 分别为气动阻力、升力、侧力、侧翻力矩、偏转力矩、俯仰力矩 ( 其正向见图1 所示) ; q =
Chang sha R a ilw ay U n iversity (Chang sha 410075) Zhang J ian Chen Nany i
Abstract: In o rder to study how the cro ss2w ind s in fla t op en coun try affect the aerodynam ic cha racteristic of each EM U veh icle, exp erim en t of EM U m odel com po sed of 3 veh icles is conducted in a 8 m ×6 m w ind tunnel, the au tho r ana lyzes the da ta of the exp erim en t, conclud ing tha t w hen the cro ss2w ind s sp eed is in the range of 15 m s～ 25 m s, the EM U tra in set is stab le la tera lly w ith runn ing sp eed no t h igher than 300 km h.

高速列车在侧风环境中会车的空气动力特性模拟研究的开题报告

高速列车在侧风环境中会车的空气动力特性模拟研究的开题报告一、研究背景及意义高速列车具有高速、高效、舒适等特点，是城际交通的重要组成部分。

然而，在现实的使用过程中，高速列车不可避免地会遇到复杂的侧风环境，这给列车的行驶稳定性和安全性带来了一定的挑战。

因此，对高速列车在侧风环境中的空气动力学特性进行研究，具有重要的理论和实际应用价值。

二、研究现状目前，国内外学者在高速列车侧风环境下的空气动力学研究方面已取得了一定的成果。

主要研究方面包括列车与风的相互作用、附着层风压分布、离散风效应以及列车的舒适性等。

研究方法主要包括风洞试验、数值模拟等。

三、研究目标本研究旨在针对高速列车在侧风环境中车体的空气动力特性进行数值模拟及仿真研究。

具体研究内容包括：1. 探究不同侧风角度对列车空气动力学特性的影响；2. 研究不同车型、不同速度及不同侧风角度下列车车体受力分布情况；3. 分析不同条件下列车的行驶稳定性和安全性。

四、研究方法本文将采用计算流体动力学（CFD）方法进行模拟，利用ANSYS Fluent等主流软件对高速列车在侧风环境中的空气动力学特性进行数值计算，通过建立数值模型对列车在不同侧风角度的车体压力分布、受力情况等进行仿真分析。

同时，利用MATLAB等工具对仿真结果进行进一步处理和分析。

五、研究内容与时间安排1. 文献调研：3周；2. 数值模型建立与验证：4周；3. 数值模拟及仿真分析：6周；4. 结果分析与讨论：4周；5. 论文撰写及答辩准备：3周。

六、预期成果本研究将得到高速列车在侧风环境中的空气动力学特性，探究不同侧风角度对列车空气动力学特性的影响，研究不同车型、不同速度及不同侧风角度下列车车体受力分布情况，分析不同条件下列车的行驶稳定性和安全性。

最终将形成一篇较为系统的研究论文，提供理论支持和实践应用价值。

横风作用下高速机车的气动性能

横风风速。
常用的ｋ— 双方程湍流模型，运用大型流体数值计算软件ＦＵＮＬＥＴ对强侧风作用下高速机车车体
下假
设：
（）３空气为不可压缩流体。强侧风速度一般
ｌｃｍｏｉｅｓｅｄ，ｗｉｄｓｅｄａｄｅａｋｎｅｇｎｔｅａｒｄｎａｉｅｆｒｎｅｏｉｈ — ｓｅｏｏｏｏｏｔｖｐｅｎｐｅｎｍｂｎｍｅｔｈｉｈｔｏｈｅｏｙｍｃｐｒｏｍａｃｆｈｇｐｅｄｌｃｍ —
Ｒｎ，ＩＧ．ｎ，ＥＮＸｉＬＡＮＸｉｅｇＹＡＮＧＭｉｇｚｉ，ＩＪｎｃａｆｎ．ｈＬｕ．ｈｎ，
（．ＫｙＬｂｒｏｙｏＴａｃＳｆｙｏｒｋ１ｅａｏａｒｆｒｆａｅｎＴａ，ＭｉｉｒｏＥｕａｉＣｎａＳｕｈＵｉｒｔ，ｈｎｓａ４０７Ｃｉａｔｉｆｔｃｎｓｆｄｃｔｎ，ｅｔｌｏｔｎｖｓｙＣａｇｈ１０５，ｈｎ；ｔｙｏｒｅｉ
８６
铁道科学与工程学报
２１０２年４月
２３边界条件．
４Ｏ０
Ｚ
为消除地板附面层的影响，图１示，面如所地
２００
。
ＡＣＢＤ给定滑移边界条件，向速度为０切向速度法，与车速速度大小相同，向相反；截面ＡＨ以方在ＥＤ
第２期
任
鑫，：等横风作用下高速机车的气动性能

横风条件下高速列车不同速度下空气动力性能数值仿真

《装备制造技术））２ｏ１３年第３期
横风条件下高速列车不同速度下空气动力性能数值仿真
李明，王进，刘为亚（南车青岛四方机车车辆股份有限公司高速列车系统集成国家工程实验室哺方），山东青岛２６６１１１）
摘要：采用流体力学数值计算软件ＦＬＵＥＮＴ对我国某新型动车组横风条件下的空气动力学性能进行了数值仿真。研
图１列车几何模型
收稿日期：２０１２ — １２ — ０５
＋Ｇ＋Ｇ６一ｐｃ— ｙ村＋Ｓ（１）
作者简介：李明（１９８１一），男，助理工程师，研究方向为高速列车空气动力学及刚度阻尼测试试验。
５５
ＥｑｕｉｐｍｅｎｔＭａｎｕｆａｃｔｕｉｒｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＮｏ．３，２０１３
１列车几何模型
列车模型参考了国内新型动车组外型，由于需
本文选用的是带旋流修正的，ｃ（Ｒｅａｌｉｚａｂｌｅ
Ｋ一占）两方程湍流模型。相对于标准，ｃ一湍流模型，此模型为耗散率增加了新的来源自层流速度波动的精
中图分类号：Ｕ２７０．１１
文献标识码：Ａ
文章编号：１６７２ — ５４５ × （２０１３）０３－０ｏ５５一ｏ３
横风作用下高速列车运行的气动性能一直是列２仿真计算车空气动力学中的一个重要研究方向【ｌ－３１。在横风尤其是强横风作用下，列车气动性能恶化，空气阻力、２．１域场及网格选取横向力迅速增加，严重影响了列车的横向稳定性。当由于本文计算模型相对来流方向为中心不对横风速度大于３０ｍ／ｓ，列车速度超过２００ｋｍ／ｈ时，就称，故不能考虑对称域场计算方式。考虑到空气绕流很有可能导致列车由侧风失稳而发生脱轨、倾覆等和流场的充分发展等情况，选取计算域场距列车前事故。以京沪高速铁路为例，沿途遇到的最大风速可方长度约为１５０ｍ，后方约为２５０ｍ，上方约为３０ｍ，能超过３０ｒｒｄｓ。因此，很有必要研究高风速下，列车高车体迎风面距域场边界为２０ｍ，被风面车体距域场车速时的气动性能变化的规律。边界为３０ｍ。本文采用数值模拟计算的方法，对ｌ５ —２５ｍ／ｓ本文计算中全域场均采用非结构网格，车体表横风风速下，车速在１００ｋｍ／ｈ一４００ｋｍ／ｈ区间内，高面为三角形网格，在紧靠车体表面空间上采用多层速列车运行时的气动性能进行了仿真计算，根据计三棱柱五面体网格，以便更好的模拟车体附面层效算得到的数据，分析了不同横风速度和车速时相应应。在保证计算精度的前提下，在空间其他位置采用的车体纵、横向气动力变化的规律及成因，得到了相六面体网格，在节省网格数目的同时，提高了计算速应的结论，为今后列车在横风作用下的运行安全性度。本次计算所有网格数约为３．５Ｘ１０。提供一定的依据。２．２湍流模型及控制方程

横风中不同行驶工况下高速列车非定常空气动力特性

ＹＡＮＧｈ— ａｇ，ＭＡｉｇ，ＣＨＥＹｕ，ＺＡＮＧＪｅＺｉｎｇＪｎＮＨｉ
（ｈｎｈｉｔｍｏｉｅＷｉｄＴｎｅＣｎｅ，ｎｊＵｎｖｒｉ，ｈｎｈｉ０８４ｈｎ）ＳａｇａＡｕｏｔｎｕｎｌｅｔｒＴｏｇｉｉｅｓｙＳａｇａ２０，Ｃｉａｖｔ１
Ａｂｔａｔｓｒｃ：ＴｈｎｓｅｄｅｏｄｎａｃｃａａｔｒｓｉｓｏｉｐｅｒｉｎｄｉｆｒｎｅａｉｇｃｎｄｔｏｎｎｒｅｕｔａｙａｒｙｍｉｈｒｃｅｉｔｃｆａｈｇｈｓｅｄｔａｎｉｆｅｅｔｏｐｒｔｎｏｉｉｓｕｄｅｃｏｓｗｉｄｗｅｅｓｕｉｄｎｕｅｉａｌｈＤａｇｅｅｙｓｍｕｌｔｏｔｏｄＴｈｈｒｃｅｉｔｃｆｔｎ— ｒｓｎｒｔｄｅｍｒｃｌｙｂｙｔｅ３ｌｒｄｄｉａｉｎｍｅｈ．ｅｃａａｔｒｓｉｓｏｈｅｕ
ＴｈｅＵｎｓｅｄｒｄｎｍｉａａｔｒｓｉｓｏｉｈｓｅａｎｔａｙＡｅｏｙａｃＣｈｒｃｅｉｔｃｆａＨｇ－ｐｅｄＴｒｉｉｆｅｅｔＯｐｒｔｎｇＣｏｄｔｏｓｕｄｒＣｒｓｉｄｎＤｉｆｒｎｅａｉｎｉｉｎｎｅｏｓＷｎ
低高速列车行驶安全性乃至引发高速列车脱轨倾覆的可能性。
关键词：速列车；风；覆；非定常空气动力高横倾

横风下路堤高度对高速列车气动特性影响

横风下路堤高度对高速列车气动特性影响近年来,有关铁路方面的发展主要集中在研究高速、节能、舒适以及提高定员数量等方面，目前列车朝着更高速度、更轻重量飞速发展[1]。

然而，在列车高速、轻量化的同时，列车侧风稳定性却遭到了严重的威胁。

现有研究表明[2−4]：在强侧风下车辆的动力学性能均会受到较大的影响，在列车运行速度较高时，即使速度较小的横风也有可能会对车体产生巨大的侧向力，甚至会造成严重的行车事故。

目前，我国高铁线路大部分是采用高架的形式，因此很多学者研究了高速列车在桥梁上运行时的气动性能[5−8]。

随着我国“铁路走出去”战略的实施，必定会遇到越来越多的高速列车在平地上或路堤上运行的情况。

实际上，路堤上高速列车的气动载荷可能更大。

尤其是在强横风作用下，当列车在路堤上运行时，由于受到路堤的阻滞而对气流产生加速效应，使得空气在路堤上方流速加快，作用在列车上的气动力加强，列车倾覆的可能性大大增加[9−11]。

因此有必要研究高速列车在路堤上的气动性能，并研究路堤对气动性能的影响。

为了减少事故的发生，已有文献研究了横风下一些参数对列车气动性能影响，包括路堤边坡斜率[12]、路堤高度[13]以及横风风速[14]等。

然而，上述研究主要采用雷诺时均方法，虽能从时均化流场中得到具有指导性意义的气动力等参数，但事实上，在强横风下，气流在路堤的迎风侧会形成加速效应。

而在列车的背风侧，将会出现大量的漩涡形成、黏附、分离现象，从而使得整个流场显示出强烈的非定常特性，因此十分有必要采用瞬态计算方法来更准确分析不同路堤高度对高速列车气动性能影响。

为了获得列车周围瞬态流场，本文采用了延迟分离涡(DDES)数值模拟计算方法，模拟了强横风下，在路堤上运行的高速列车周围流场。

DDES 数值模拟方法采用LES-RANS混合模型，近壁面区域对细小但大量占用计算资源的流场结构时均化，而对空间流场结构能进行准确捕捉，十分适用于高雷诺数的高速列车周围流场仿真[15−17]。

横风下高速列车突入隧道时气动特性研究

横风下高速列车突入隧道时气动特性研究随着高速列车的不断发展和应用，列车的行驶稳定性和安全性成为了重要的研究方向。

其中，横风对列车的运行会产生较大的影响，特别是列车突入隧道时，横风效应更为明显，容易引发剧烈的气动力。

在研究横风下高速列车突入隧道时的气动特性之前，首先需要对高速列车的气动特性进行基础研究。

高速列车在高速行驶时，由于气动力的作用，会产生压力分布不均匀、气动阻力增大、激振和噪声等问题。

因此，为了确保高速列车的行驶稳定性和安全性，在设计和制造过程中，需要充分考虑各种气动因素。

对于高速列车突入隧道时的气动特性研究，重要的一环是横风效应的影响。

横风是指垂直于列车行驶方向的风力。

由于隧道入口的限制，横风在高速列车突入隧道时会产生类似风洞效应的气动力作用。

这种气动力作用会对列车的行驶稳定性产生较大的影响。

为了研究横风下高速列车突入隧道时的气动特性，需要进行数值模拟和实验研究。

数值模拟可以通过计算流体力学（CFD）方法，模拟列车突入隧道时的横风效应。

通过对气动力系数、压力分布、阻力和激振等参数的计算和分析，可以了解风力对列车的影响。

同时，实验研究也需要进行风洞试验和场地试验，通过实际测量列车在不同风速和风向下的气动力数据，验证和修正数值模拟结果。

通过对横风下高速列车突入隧道气动特性的研究，可以得到以下几方面的结论：首先，突入隧道时的横风效应会造成列车的气动力瞬变，可能导致列车失稳和震荡。

其次，隧道入口和出口的特性（如平行壁面、具有压力差的隧道出口等）会增大横风效应，使得气动力进一步增大。

此外，列车的速度、形状和尺寸也会对横风效应产生影响，不同列车在横风下的行驶稳定性表现会有所差异。

研究横风下高速列车突入隧道时的气动特性，对于提高列车的行驶稳定性、减小气动阻力和噪声，具有重要的理论和实践意义。

通过优化列车的外形设计、隧道入口和出口的结构等，可以减小横风效应对列车行驶的影响，提高列车的安全性和经济性。

综上所述，横风下高速列车突入隧道时的气动特性研究是一个十分重要的领域。

高速铁路风障在横风与列车风耦合作用下的气动特性研究

高速铁路风障在横风与列车风耦合作用下的气动特性研究柳润东;毛军;郗艳红【摘要】针对单层、腔室型两种形式的开孔波纹板风障,采用滑移网格方法分别模拟横风条件下高速列车通过风障区域的过程,分析了在横风和列车风耦合作用下风障周围的绕流流场特性、风障面板气动荷载的时域特性及横风与列车风耦合脉动压力的频域特性.结果表明:在高速列车行经风障区域的过程中,无横风时头车产生的冲击作用要大于尾车的;存在横风作用时,列车头车产生的气动冲击作用与横风作用形成对冲,抵消了部分横风能量,而列车尾车则与横风作用相叠加,放大了横风对风障的气动作用;单层风障通过改变横风流向起到挡风减载作用,而腔室型风障同时可在腔室内部及尾流形成大量小漩涡来消耗横风能量,使用腔室风障能显著降低单个风障面板的气动荷载;该研究中,横风与列车风耦合作用于风障的脉动压力以及气动荷载的主频谱峰值集中在0.5～5 Hz内.%The sliding mesh method was used to simulate the process of high speed trains passing through a windbreak region under cross wind.The single layer type and chamber type porous and corrugated plate windbreaks were used.The characteristics of flow field around train and windbreaks,time domain characteristics of windbreaks' aerodynamic load and frequency domain characteristics of fluctuating pressure caused by coupling between cross wind and high speed train wind were analyzed.The results showed that when there is no cross-wind,the train head car' s impacting action is stronger than that of the tripper car be;when there is a cross wind,the head car' s aerodynamic impacting action offsets cross-wind to dissipate its energy,while the tripper car' s aerodynamic impacting action is coupled with cross-wind to amplifycross wind' s aerodynamic impacting action against windbreaks;the single layer windbreak weakens crosswind's action through changing its direction,while the chamber windbreak produces a large number of small vortexes inside chamber and wake flow to dissipate cross-wind' s energy and it obviously reduces aerodynamic load of a single windbreak plate.【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2018(037)003【总页数】8页(P153-159,166)【关键词】横风;高速列车;滑移网格;风障;气动荷载【作者】柳润东;毛军;郗艳红【作者单位】北京交通大学土木建筑工程学院,北京100044;北京交通大学土木建筑工程学院,北京100044;北京交通大学土木建筑工程学院,北京100044【正文语种】中文【中图分类】U216高速列车的横风安全问题一直受到高度关注。

强横风下高速列车外风挡非定常气动载荷特性研究

强横风下高速列车外风挡非定常气动载荷特性研究史永达;徐晔;李雪亮;杨明智【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2024(55)5【摘要】随着列车服役时间的延长,在恶劣运营环境作用下,外风挡容易出现变形、龟裂等故障问题,危害行车安全。

为分析恶劣环境下外风挡的位移、应力及气动激励的变化规律,基于流固耦合振动理论,采用数值仿真方法,分析高速列车以速度250 km/h在不同横风风速环境下运行时,车端外风挡的气动性能和流固耦合特性。

研究结果表明:列车不同位置处的外风挡均在迎风侧的尾流区域产生最大位移和应力,且随横风风速的提高而增大。

当车速为250 km/h,横风风速为25 m/s时,外风挡的最大位移产生于Fd1-3截面,对应的位移为8.63 mm。

气动力频率方面,外风挡所受气动力的主频较为集中,不同位置的气动力主频均围绕一个固定值小幅波动。

在15、20和25 m/s横风风速下,外风挡所受气动力主频分别为5、15和19 Hz。

综合位移与气动激励情况,二者在整体趋势上有较好的对应关系,位移的响应会略微滞后于气动激励的响应。

【总页数】11页(P1782-1792)【作者】史永达;徐晔;李雪亮;杨明智【作者单位】中车青岛四方机车车辆股份有限公司国家工程技术研究中心国家工程实验室;中车青岛四方机车车辆股份有限公司技术中心;中南大学交通运输工程学院轨道交通安全教育部重点实验室【正文语种】中文【中图分类】U292.914【相关文献】1.基于大涡模拟的横风下高速列车非定常气动载荷特性2.高速列车横风作用下的非定常气动载荷计算模拟3.随机风作用下高速列车非定常气动载荷的计算方法4.二维随机风下高速列车非定常气动载荷研究5.随机风下高速列车非定常气动载荷特性因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

横风作用下高速列车受电弓滑板的气动特性分析

横风作用下高速列车受电弓滑板的气动特性分析赵萌;刘晓禹;贾彦;吴双群【期刊名称】《内蒙古工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(037)005【摘要】基于三维可压缩流动的N-S方程,采用SSTk-ω 湍流模型,对高速列车受电弓滑板在横风条件下的气动载荷特性进行模拟分析,得到受电弓滑板在复杂工况下的气动力系数,气动力矩系数以及绕流场特性.结果表明,在横风作用下前滑板、后滑板在迎流方向产生最大正压,在展向截面上压强均为负值,且后滑板最大负压小于前滑板.前滑板的展向压强分布遵循先一致后对称的规律,后滑板则相反.滑板气动荷载主要集中在0～500 Hz范围内,在0～50 Hz的范围内气动力系数由最大值衰减至10％左右,说明在该频段内各气动力、力矩波动最大;阻力系数、升力系数的峰值在0～200 Hz的范围内,侧向力系数在0～300 Hz范围内达到峰值.【总页数】8页(P374-381)【作者】赵萌;刘晓禹;贾彦;吴双群【作者单位】内蒙古工业大学能源与动力工程学院,内蒙古呼和浩特 010051;内蒙古工业大学能源与动力工程学院,内蒙古呼和浩特 010051;内蒙古工业大学能源与动力工程学院,内蒙古呼和浩特 010051;内蒙古工业大学能源与动力工程学院,内蒙古呼和浩特 010051【正文语种】中文【中图分类】TU-05【相关文献】1.横风作用下高速列车-32 m简支梁桥系统气动性能三维数值模拟 [J], 赖慧蕊;何旭辉;冉瑞飞;杜风宇2.高速列车横风作用下的非定常气动载荷计算模拟 [J], 谭仕发;缪炳荣;杨忠坤;王名月3.横风作用下高速列车车-桥系统气动性能分析 [J], 李爱飞4.横风作用下高速列车转向架非定常空气动力特性 [J], 郗艳红;毛军;高亮;杨国伟5.横风作用下高速列车气动阻力 [J], 毛军;郗艳红;高亮;杨国伟因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

风载下高速汽车气动力CFD研究的开题报告

风载下高速汽车气动力CFD研究的开题报告1. 研究背景和意义随着交通工具的不断发展，高速公路已成为现代交通运输网络的重要组成部分。

然而，在高速公路上行驶的汽车牵涉到大量的气动力问题。

这些问题包括：风阻力、噪音、空气动力声、车辆稳定性、燃油效率等等。

因此，对高速汽车的气动力特性进行研究具有重要的现实意义。

本研究将使用计算流体力学（CFD）方法来研究风载下高速汽车的气动力特性，为改善车辆设计和性能优化提供理论依据。

2. 研究目的和内容本研究的目的是通过数值模拟方法研究风载下高速汽车的气动力特性，包括风阻力、气动噪声和空气动力声、车辆稳定性。

具体研究内容如下：（1）建立数值计算模型：使用ANSYS Fluent软件，建立风载下高速汽车的三维数值计算模型，并确定计算边界条件和物理参数。

（2）数值模拟计算：采用标准k-ε湍流模型，对车辆在不同风速下的气动力特性进行数值模拟计算，包括升力系数、阻力系数等。

（3）气动噪声和空气动力声计算：使用声学模块对车辆的气动噪声和空气动力声进行计算和分析，探究不同车速和风速条件下的声压级和声谱特性。

（4）车辆稳定性分析：利用数值模拟方法，分析车辆在不同速度和风向条件下的稳定性，并评估不同参数对车辆稳定性的影响。

3. 预期结果和意义本研究预计可以得出以下结论：（1）分析在不同风速下高速汽车的风阻力和气动噪声和空气动力声，并掌握其变化规律；（2）探究不同车速和风速条件下的声压级和声谱特性，以改善车辆的气动噪声和空气动力声问题；（3）通过数值模拟方法，分析车辆在不同速度和风向条件下的稳定性，并评估不同参数对车辆稳定性的影响，为车辆设计和优化提供理论支持。

本研究对于汽车制造和运输行业有着重要的意义。

它可以为车辆设计和优化提供更加准确的理论依据和技术支持，同时提高车辆安全性和经济性。

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