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强降雨条件下高速列车气动特性分析

李海庆 于梦阁 李田

李海庆, 于梦阁, 李田. 强降雨条件下高速列车气动特性分析[J]. 机械科学与技术, 2019, 38(11): 1790-1796. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190036
引用本文: 李海庆, 于梦阁, 李田. 强降雨条件下高速列车气动特性分析[J]. 机械科学与技术, 2019, 38(11): 1790-1796. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190036
Li Haiqing, Yu Mengge, Li Tian. Aerodynamic Characteristics Analysis of a High-speed Train under Heavy Rainfall Conditions[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2019, 38(11): 1790-1796. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190036
Citation: Li Haiqing, Yu Mengge, Li Tian. Aerodynamic Characteristics Analysis of a High-speed Train under Heavy Rainfall Conditions[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2019, 38(11): 1790-1796. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190036

强降雨条件下高速列车气动特性分析

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190036
基金项目: 

中国博士后科学基金项目 2018M630750

国家自然科学基金项目 51605397

山东省高等学校科技计划项目 J18KA048

国家自然科学基金项目 51705267

详细信息
    作者简介:

    李海庆(1994-), 硕士研究生, 研究方向为车辆空气动力学和系统动力学, lihaiqing199475@163.com

    通讯作者:

    于梦阁, 副教授, 博士, yumengge0627@163.com

  • 中图分类号: U271.91

Aerodynamic Characteristics Analysis of a High-speed Train under Heavy Rainfall Conditions

  • 摘要: 基于标准κ-ε双方程湍流模型和拉格朗日离散相模型,研究强降雨条件下列车前端计算区域长度的取值。在此基础上,分析不同车速、不同降雨强度下的高速列车气动特性,并与无雨条件下的计算结果进行比较。研究表明,列车前端计算区域长度应达到雨滴运动水平距离的1.5倍。降雨强度增加,列车周围雨滴浓度整体上增大。雨滴越靠近尾车,浓度越大。车速越大,雨滴飞溅程度越大,飞溅的距离越远。在强降雨条件下,列车的整车阻力、头车阻力、中车阻力均随降雨强度和车速的增加逐渐增大;尾车阻力随降雨强度增加而减小,随车速增加而增大。气动阻力变化的百分比随着降雨强度的增加而增大,随着车速的增加而减小。
  • 图  1  计算模型

    图  2  不同车速时的雨滴轨迹

    图  3  不同计算区域的雨滴轨迹

    图  4  列车各部分阻力随降雨强度变化曲线

    图  5  整车阻力随降雨强度变化曲线

    图  6  不同降雨强度下车头和车尾压力云图

    图  7  不同降雨强度下的雨滴浓度

    图  8  不同车速下的雨滴浓度

    表  1  降雨参数

    降雨强度/(mm·h-1) 雨滴直径/mm 雨滴末速度/(m·s-1) 质量流量/(kg·s-1)
    100 2.91 7.95 2 710.19
    300 3.76 8.69 7 501.01
    500 4.23 8.95 11 902.82
    700 4.58 9.09 16 073.74
    900 4.85 9.18 20 080.94
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    表  2  计算区域尺寸

    计算区域总长度/m 头车前端距入口距离/m 头车前端距出口距离/m
    700 400 300
    839 539 300
    936 636 300
    1 034 734 300
    1 132 832 300
    1 230 930 300
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    表  3  整车阻力值对比

    计算区域长度/m 700 839 936 1 034 1 132 1 230
    L a0 1.1a 1.3a 1.5a 1.7a 1.9a
    阻力/N 10 475 10 482 10 538 10 791 10 754 10 804
    变化率/% 0 0.07 0.6 3.02 2.66 3.14
    下载: 导出CSV
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  • 收稿日期:  2018-10-18
  • 刊出日期:  2019-11-05

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