铁道学报
鐵道學報
철도학보
2013年
6期
13-21
,共9页
高速列车%大涡模拟%非定常气动载荷%变异系数
高速列車%大渦模擬%非定常氣動載荷%變異繫數
고속열차%대와모의%비정상기동재하%변이계수
high-speed train%large eddy simulation%unsteady aerodynamic loads%coefficient of variability (CV)
为研究横风环境下高速列车的非定常气动载荷特性,基于大涡模拟方法建立高速列车三维绕流流动数学物理模型,研究不同横风风速及不同车速下高速列车非定常气动载荷的时域特性、频域特性、组成特性及脉动特性.计算结果表明:横风下高速列车气动载荷具有明显的非定常特性,简化中心的选择会影响气动力矩的非定常特性.从气动载荷的变异系数来看,侧力、侧滚力矩和摇头力矩的非定常现象随侧偏角的增加而增大,倾覆力矩与点头力矩的非定常现象随侧偏角的增加而减小,而升力的非定常现象随侧偏角的增加先增大后减小.频谱分析表明,头车非定常气动载荷的峰值频率与流线型车头、车身非定常气动载荷的峰值频率有很好的对应关系.高速列车非定常气动载荷的主要峰值频率集中在0～5 Hz,这与高速列车系统本身存在的一些固有振动频率接近,存在由于横风引起列车系统共振,进而发生列车倾覆的可能性.
為研究橫風環境下高速列車的非定常氣動載荷特性,基于大渦模擬方法建立高速列車三維繞流流動數學物理模型,研究不同橫風風速及不同車速下高速列車非定常氣動載荷的時域特性、頻域特性、組成特性及脈動特性.計算結果錶明:橫風下高速列車氣動載荷具有明顯的非定常特性,簡化中心的選擇會影響氣動力矩的非定常特性.從氣動載荷的變異繫數來看,側力、側滾力矩和搖頭力矩的非定常現象隨側偏角的增加而增大,傾覆力矩與點頭力矩的非定常現象隨側偏角的增加而減小,而升力的非定常現象隨側偏角的增加先增大後減小.頻譜分析錶明,頭車非定常氣動載荷的峰值頻率與流線型車頭、車身非定常氣動載荷的峰值頻率有很好的對應關繫.高速列車非定常氣動載荷的主要峰值頻率集中在0～5 Hz,這與高速列車繫統本身存在的一些固有振動頻率接近,存在由于橫風引起列車繫統共振,進而髮生列車傾覆的可能性.
위연구횡풍배경하고속열차적비정상기동재하특성,기우대와모의방법건립고속열차삼유요류류동수학물리모형,연구불동횡풍풍속급불동차속하고속열차비정상기동재하적시역특성、빈역특성、조성특성급맥동특성.계산결과표명:횡풍하고속열차기동재하구유명현적비정상특성,간화중심적선택회영향기동력구적비정상특성.종기동재하적변이계수래간,측력、측곤력구화요두력구적비정상현상수측편각적증가이증대,경복력구여점두력구적비정상현상수측편각적증가이감소,이승력적비정상현상수측편각적증가선증대후감소.빈보분석표명,두차비정상기동재하적봉치빈솔여류선형차두、차신비정상기동재하적봉치빈솔유흔호적대응관계.고속열차비정상기동재하적주요봉치빈솔집중재0～5 Hz,저여고속열차계통본신존재적일사고유진동빈솔접근,존재유우횡풍인기열차계통공진,진이발생열차경복적가능성.
