动车组受电弓检测装置的气动特性分析

简介

为减小动车组车载设备的气动阻力,针对受电弓检测装置左右设备分别建立单体和3节车编组的数值计算模型。基于空气动力学的数值计算方法,将列车明线运行工况归结为定常不可压缩黏性流体流动问题。利用结构化网格划分软件对计算区域进行离散化并验证网格无关性,再采用标准k-ε湍流模型预测受电弓检测装置周围流场,对比分析不同列车速度、运行方向和安装位置等条件下的气动力特性。提出受电弓检测装置的外形优化方案。研究结果表明受电弓检测装置单体的迎风面为正压,边线及背风面为负压,增大边线的倒圆角半径和调整平切面是优化左右设备外形流线型的途径;3节车编组的车顶设备之间流场存在相互影响,与单体模型的仿真结果相比,压力值有4%左右的差别;列车速度350 km/h时受电弓检测装置左右设备的阻力之和为600~700 N,阻力系数范围为0.45~0.68,倾覆力对列车的影响可忽略;增大受电弓检测装置边线的倒圆角半径可减小气动阻力,优化方案的阻力系数最大值较原始方案下降7%;车顶的安装法兰考虑了不同动车组车型安装受电弓检测装置的兼容性,但流线型差,背风面形成漩涡,导致气动阻力较大。受电弓检测装置的气动特性分析可为动车组车载产品设计提供指导。