文档名：外置转向架包覆对高速列车气动阻力影响
摘要：转向架作为高速列车大面积裸露在外且外形复杂的运行部件受到列车底部气流的直接作用,区域气动外形结构对高速列车整车气动阻力具有重要影响.基于三维稳态SSTk-ω双方程湍流模型,采用数值仿真方法研究了轴箱外置式转向架不同包覆方式对高速列车气动性能的影响.研究了转向架区域安装小裙板、半包裙板、全包裙板、全包裙板+小底板以及全包裙板+大底板等5种方案下的高速列车气动性能,比较了不同方案下高速列车气动阻力的变化规律,阐明了高速转向架包覆方式对整车气动阻力、车底流动特性以及列车表面压力分布的影响.研究结果表明:随着转向架裙板包覆面积的增加,转向架腔后端板受到的气流冲击逐渐减弱,后端板上的正压分布降低,列车转向架区域周围的边界层厚度逐渐减小,转向架区域内的压力分布差异性逐渐减小,从而实现了列车整车气动阻力系数的降低.与小裙板模型相比,半包裙板、全包裙板、全包裙板+小底板以及全包裙板+大底板模型的列车气动阻力系数分别降低了5.2%、8.65%、10.3%、11.1%.对于轴箱外置式转向架来说,全包裙板+大底板方案可有效改善转向架区域流场,降低整车气动阻力.研究得到的转向架包覆方式将为新一代高速列车气动减阻设计提供有利支撑,实现列车气动节能.
Abstract：Thebogie,asalargeexposedcomplex-shapedoperationalcomponentofthehigh-speedtrains,wasdirectlyaffectedbytheairflowatthebottomofthetrain.Itsaerodynamicshapehadanimportanteffectontheaerodynamicdragofthehigh-speedtrain.Basedonthethree-dimensionalsteadySSTk-ωtwo-equationturbulencemodel,theinfluenceofdifferentcoveringmethodsforthebogieswithexternalaxleboxesontheaerodynamicperformanceofthehigh-speedtrainswerestudiedbynumericalsimulations.Fiveschemes,includingthesmall,halfandfullbogiefairings,andthefullbogiefairingwithsmallbottomplates,thefullbogiefairingwithlargebottomplates,weresetuptoinvestigatethevariationsofaerodynamicdragforces.Theeffectofcoveringmethodsforthebogiesonthetotaldrag,underneathflowcharacteristicsandtrainsurfacepressuredistributionswerediscussed.Theresultsshowthatwiththeincreaseofcoveredareaofthebogiefairing,theimpactofairflowontherearendplateofthebogiecavityisgraduallyweakened.Thepositivepressuredistributiononthebackplateisdecreasedandthedifferenceofthepressuredistributioninthebogieareatendstobesmaller,thusachievingthereductionoftheaerodynamicdragofthewholetrain.Inaddition,thethicknessoftheboundarylayeraroundthebogieareaisgraduallyreduced.Comparedwiththesmallfairingmodel,theaerodynamicdragcoefficientsofthehalffairingmodel,fullfairingmodel,fullfairingmodelwithsmallbottomplatesandfullfairingmodelwithlargebottomplatesarereducedby5.2%,8.65%,10.3%and11.1%,respectively.Forthebogieswithexternalaxleboxes,thefullfairingschemewithbigbottomplatescaneffectivelyimprovetheflowfieldinthebogieareaandreducetheaerodynamicdragofthetrain.Thus,thebogiecoveringmethodproposedinthispaperwillprovideafavorablesupportfortheaerodynamicdragreductiondesignofanewgenerationofhigh-speedtrainsandrealizeaerodynamicenergysaving.
作者：邓海 丁艳思 向南燊 项涛 张洁 梁习锋 Author：DENGHai DINGYansi XIANGNanshen XIANGTao ZHANGJie LIANGXifeng
作者单位：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,湖南长沙410075;中车长春轨道客车股份有限公司总体研发部,吉林长春130062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,湖南长沙410075;轨道交通列车安全保障技术国家地方联合工程研究中心,湖南长沙410075
刊名：铁道科学与工程学报
Journal：JournalofRailwayScienceandEngineering
年，卷(期)：2024, 21(1)
分类号：U27
关键词：轴箱外置式转向架 高速列车 包覆方式 气动减阻 流场结构
Keywords：bogieswithexternalaxleboxes high-speedtrain coveringmethod dragreduction flowstructure
机标分类号：U270.1U461.1O35
在线出版日期：2024年2月26日
基金项目：国家重点研发计划，湖南省自然科学基金资助项目，中国国家铁路集团有限公司科技研究开发计划外置转向架包覆对高速列车气动阻力影响[
期刊论文] 铁道科学与工程学报--2024, 21(1)邓海 丁艳思 向南燊 项涛 张洁 梁习锋转向架作为高速列车大面积裸露在外且外形复杂的运行部件受到列车底部气流的直接作用,区域气动外形结构对高速列车整车气动阻力具有重要影响.基于三维稳态SSTk-ω双方程湍流模型,采用数值仿真方法研究了轴箱外置式转向架...参考文献和引证文献
参考文献
引证文献
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