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路堑环境下高速列车气功性能

作　者: 王中强
导　师: 张继业
学　校: 西南交通大学
专　业: 车辆工程
关键词: 高速列车侧风空气动力学路堑
分类号: U270.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 42次
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内容摘要

高速运输已经成为现代铁路的发展方向。随着我国高速铁路的发展及列车车速的日益提高,列车与空气之间的相互作用加剧,出现了一系列亟待解决的危及行车安全的空气动力学问题。高速列车典型的运行线路环境有高路堤、高架桥、隧道和路堑等。针对路堑这一特殊线路环境下高速列车的运行安全性问题,本文结合空气动力学和车辆系统动力学,对高速列车基本气动力、侧风下的气动力和会车的安全性进行了研究。基于三维定常不可压缩Navier-Stokes方程以及标准k-ε两方程湍流模型,利用FLUENT建立高速列车空气动力学模型；基于车辆系统动力学理论,利用SIMPACK建立高速列车系统动力学模型；将高速列车的气动载荷作为外加载荷加载到高速列车系统动力学仿真模型中,计算气动作用下高速列车的动力学特性。本文首先研究了高速列车通过路堑的气动力和压力分布规律,并对平地和路堑两种不同路况下高速列车气动力进行了比较。其次建立了侧风环境下半路堑上运行的高速列车的气动力计算模型,研究了不同风向角、不同列车运行速度和不同风速下高速列车的气动力变化规律,并研究路堑的坡度对侧风作用下高速列车气动力的影响。最后,建立了路堑上高速列车会车的气动力计算模型,研究了会车过程的气动力变化规律,并与列车动力学结合,得到了列车脱轨系数、轮重减载率、轮轴横向力和轮轨垂向力等安全性指标。对平地和路堑两种路况下高速列车会车气动力和动力学性能进行了比较。本文的计算结果可以为高速列车线路的合理设计提供参考。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-10
第1章绪论  10-16
  1.1 课题研究背景  10-11
  1.2 课题研究意义  11-12
  1.3 国内外研究现状  12-13
  1.4 本文研究内容、研究方法和技术路线  13-16
    1.4.1 研究内容  13-14
    1.4.2 研究方法  14
    1.4.3 技术路线  14-16
第2章高速列车空气动力学数值计算方法  16-29
  2.1. 计算流体力学基本理论  16-22
    2.1.1 流体流动的控制方程  16-18
    2.1.2 湍流模式  18-21
    2.1.3 边界条件  21-22
  2.2. 计算流体力学数值方法  22-26
    2.2.1 对流-扩散方程的有限体积离散法  22-24
    2.2.2 压力-速度耦合算法  24-26
  2.3. 高速列车动力学计算  26-29
第3章路堑环境下高速列车基本气动力  29-39
  3.1 平地上高速列车基本气动力  29-35
    3.1.1 计算模型和计算区域  29-31
    3.1.2 高速列车基本气动力  31-33
    3.1.3 不同速度下的基本气动力  33-35
  3.2 路堑上高速列车基本气动力  35-38
    3.2.1 路堑上高速列车计算模型  35-36
    3.2.2 路堑上高速列车基本气动力  36-38
  3.3 本章小结  38-39
第4章半路堑环境下高速列车侧风气动特性  39-53
  4.1 侧风下高速列车气动力计算模型  39-40
  4.2 半路堑环境侧风下高速列车压力分布  40-41
  4.3 半路堑环境侧风下高速列车气动特性影响因素  41-48
    4.3.1 不同风向角下的列车气动力  41-43
    4.3.2 不同风速下高速列车气动特性  43-46
    4.3.3 不同运行速度下的列车气动力  46-48
  4.4 平地和半路堑环境侧风下高速列车气动特性比较  48-52
    4.4.1 不同边坡坡度下的列车气动力  48-50
    4.4.2 半路堑和平地上侧风气动力比较  50-52
  4.5 本章小结  52-53
第5章路堑环境下高速列车会车动力学  53-68
  5.1 平地上高速列车会车动力学  53-57
    5.1.1 平地上高速列车会车计算模型  53
    5.1.2 平地上高速列车会车气动力  53-55
    5.1.3 平地上高速列车会车动力学  55-57
  5.2 路堑上高速列车会车动力学  57-63
    5.2.1 路堑上高速列车会车计算模型  57
    5.2.2 路堑上高速列车会车气动特性  57-60
    5.2.3 路堑上高速列车会车动力学  60-63
  5.3 路堑上与平地上列车会车性能对比  63-67
    5.3.1 平地上与路堑上交会气动性能对比  63-64
    5.3.2 平地上与路堑上交会动力学性能对比  64-67
  5.4 本章小结  67-68
第6章总结与展望  68-69
  6.1 总结  68
  6.2 展望  68-69
参考文献  69-71
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果  71

路堑环境下高速列车气功性能

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