基于三维、不可压和定常N-S方程的数值模拟计算方法,从空调机组的安装位置和高度等2个方向着手,分析不同方案下列车运行时的气动特性。研究结果表明:当头车空调位置远离车头、尾车空调位置靠近车尾时列车总阻力最大,较之其他方案大2.66%左右;空调阻力随着车体高度增加而逐渐减小,当车体增加高度达到350 mm时,3节车总阻力下降7.55%,但与此同时,列车在横风环境下运行稳定性变差。

采用数值模拟方法,在明线及横风环境运行条件下,对城际列车安装裙板或设备舱后车底设备的气动性能进行分析。研究结果表明:明线条件下,安装裙板后整车阻力下降7.48%,而采用设备舱结构整车阻力下降10.51%;横风条件下,安装裙板后减少了车底设备的气动阻力,但各节车侧向力增加2%～8%;采用设备舱结构各车阻力下降39.22%,23.52%,30.02%和43.70%,头车侧向力急剧变化,增加了61.76%,列车行驶安全性下降。本文为城际列车的外形优化提供参考依据。

机车运行过程中,排障器能有效地清除轨道上的障碍物,同时由于受到气动阻力作用,排障器对机车的气动性能有一定影响。采用求解三维、不可压、定常N-S方程的数值计算方法分别对安装不同外形排障器的机车运行时气动性能进行模拟,并针对模拟结果提出外形结构优化方案。结果表明:在机车运行时,不同外形排障器迎风面受到的气动阻力均较大,占机车气动总阻力的26.09%~31.82%;通过对排障器的迎风端面进行开孔处理,可以有效地减少排障器受到的气动阻力,阻力系数减少2%~10%;在同等的开孔面积下,开孔方向对减阻效果有一定影响,横向开孔方案比竖向开孔方案减阻效果更佳。