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橫风作用下导流罩高度对受电弓气动特性影响

赵萌 刘美英 刘晓禹 刘振 王益鹤

赵萌,刘美英,刘晓禹, 等. 橫风作用下导流罩高度对受电弓气动特性影响[J]. 机械科学与技术,2021,40(11):1710-1716 doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200266
引用本文: 赵萌,刘美英,刘晓禹, 等. 橫风作用下导流罩高度对受电弓气动特性影响[J]. 机械科学与技术,2021,40(11):1710-1716 doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200266
ZHAO Meng, LIU Meiying, LIU Xiaoyu, LIU Zhen, WANG Yihe. Influence of Height of Dome on Aerodynamic Characteristics of Pantograph under Cross Wind[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2021, 40(11): 1710-1716. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200266
Citation: ZHAO Meng, LIU Meiying, LIU Xiaoyu, LIU Zhen, WANG Yihe. Influence of Height of Dome on Aerodynamic Characteristics of Pantograph under Cross Wind[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2021, 40(11): 1710-1716. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200266

橫风作用下导流罩高度对受电弓气动特性影响

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200266
基金项目: 内蒙古自治区自然科学基金项目(2018LH01011)、内蒙古自治区高等学校科学技术研究项目(NJZY17105)及内蒙古工业大学科学研究项目(ZD201706)
详细信息
    作者简介:

    赵萌(1986−),讲师,博士,研究方向为高速空气动力学,pageantry@163.com

  • 中图分类号: O351

Influence of Height of Dome on Aerodynamic Characteristics of Pantograph under Cross Wind

  • 摘要: 建立接触网-受电弓-导流罩-列车整体模型,基于分离涡模拟方法,研究了橫风作用时不同导流罩高度下受电弓非定常气动特性,分析了涡量、流线、气动荷载等的变化规律。结果表明:导流罩高度为100 mm时分离涡向橫风背风侧偏转显著,导流罩高度增加为400 mm时对受电弓下部杆件、车体连接处等作用增强;导流罩高度为200 mm时横风作用产生的绕流场偏转的效应明显得到改善,流场分布在纵向呈较好的对称性,其阻力系数的增幅远小于受电弓所受横向力的降幅,同时大幅降低了倾覆力矩和侧偏力矩,故在恶劣的风环境下采用200 mm高度的导流罩是可取的。研究结果对横风作用下导流罩高度对受电弓气动特性的影响研究具有重要意义。
  • 图  1  导流罩高度100 mm

    图  2  导流罩高度200 mm

    图  3  导流罩高度400 m

    图  4  接触网-受电弓-导流罩-列车一体模型和网格

    图  5  计算域尺寸

    图  6  阻力系数曲线

    图  7  升力系数曲线

    图  8  倾覆力矩系数曲线

    图  9  受电弓表面压力和流线分布(导流罩高度为100 mm)

    图  10  受电弓涡结构图(导流罩高度为100 mm)

    图  11  对称面涡量线图(导流罩高度为100 mm)

    图  12  对称面速度矢量图(导流罩高度为100 mm)

    图  13  水平面压力云图(导流罩高度为100 mm)

    图  14  水平面速度云图(导流罩高度为100 mm)

    图  15  受电弓压力和流线分布(导流罩高度为200 mm)

    图  16  受电弓涡结构图(导流罩高度为200 mm)

    图  17  对称面涡量线图(导流罩高度为200 mm)

    图  18  对称面速度矢量图(导流罩高度为200 mm)

    图  19  水平面压力云图(导流罩高度为200 mm)

    图  20  水平面速度云图(导流罩高度为200 mm)

    图  21  受电弓压力和流线分布(导流罩高度为400 mm)

    图  22  受电弓涡结构图(导流罩高度为400 mm)

    图  23  导流罩高度为400 mm时对称面涡量线图(导流罩高度为400 mm)

    图  24  对称面速度矢量图(导流罩高度为400 mm)

    图  25  水平面压力云图(导流罩高度为400 mm)

    图  26  水平面速度云图(导流罩高度为400 mm)

    图  27  阻力系数(导流罩高度为200 mm)

    图  28  升力系数(导流罩高度为200 mm)

    图  29  侧向力系数(导流罩高度为200 mm)

    图  30  倾覆力矩系数(导流罩高度为200 mm)

    图  31  俯仰力矩系数(导流罩高度为200 mm)

    图  32  侧偏力矩系数(导流罩高度为200 mm)

    表  1  100 mm和200 mm导流罩各参数比较

    高度/mmCxCzCyMxMzMy
    100 平均值 0.816 0.578 0.410 0.554 0.651 0.758
    最大值 0.994 0.762 1.131 1.021 1.880 1.335
    最小值 0.647 0.169 0.437 0.437 0.623 0.521
    平均振幅 0.082 0.109 0.068 0.062 0.116 0.791
    200 平均值 0.830 0.500 0.049 0.042 0.890 0.124
    最大值 1.335 0.652 0.072 0.051 1.192 0.176
    最小值 0.658 0.385 0.031 0.031 0.073 0.023
    平均振幅 0.106 0.049 0.011 0.006 0.093 0.026
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  • 收稿日期:  2020-05-24
  • 刊出日期:  2021-11-05

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