多风向角侧风下动车组明线运行的气动特性

简介

建立动车组三车编组侧风下明线运行的三维计算模型,对其侧风工况空气流场随风向角变化特性进行数值计算.对列车运行速度为216 km/h、侧风风向角选取范围为-24°~+24°(间隔为3°),共计17个工况的流场进行了数值分析.将数值模拟中列车表面测点不同风向角下的压力系数与风洞试验数据进行对比,数值模拟结果与风洞试验结果的压力曲线趋势一致,且测点的表面压力系数误差在10%以内,证明了数值计算模型与计算方法的可行性;研究了不同风向角下车体表面压力分布规律、速度矢量分布规律及各项气动力参数.计算结果表明随风向角的增大,车身表面压力与周围来流速度分布不对称性增大,头车最大压力滞止点出现在迎风面鼻端处,迎风侧出现较多正压区,背风侧出现较多负压区;整车阻力系数同侧风风向角的关系曲线满足高斯函数方程,列车阻力系数随着风向角的增大而相应增大,整车阻力系数在方向角为12°时较0°增大了68%,24°时增大了103%;整车侧向力系数同侧风风向角的关系曲线满足三次函数方程,整车侧向力系数的绝对值随风向角的增大而增大,头车所受到的侧向力最大,中车和尾车次之,整车侧向力系数在风向角为12°时较0°增大了224倍,24°时增大了500倍,因此在大风向角的环境中列车有更明显脱轨和倾覆的趋势.