高速列车尾车垂向偏置对列车气动性能影响

作者：张洁; 黄天祥; 盖杰; 韩帅; 黄凤仪; 高广军^*

来源：铁道科学与工程学报, 2023, 1-10.

DOI：10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20230504

• 高速列车
• 尾车偏置
• 尾部流场
• 气动性能

在长期的高速列车运营过程中，极易形成前后车辆的不同形式偏置，造成列车气动性能改变，甚至可能引发行车平稳性问题，极大影响乘坐舒适性和安全性。本文以高速列车尾车作为研究对象，探究尾车上下偏置时，高速列车尾部流场变化以及气动性能特性。方法　基于SST k-ω双方程湍流模型，采用数值仿真方法研究了350km/h高速列车尾车无偏移、尾车下降20 mm、尾车下降40 mm、尾车下降60 mm、尾车上升20 mm、尾车上升40 mm以及尾车上升60 mm七种情况下列车的气动性能，分析了高速列车气动阻力的变化规律，揭示了不同垂向位移下高速列车尾部流场特性以及列车表面压力分布情况。结果　研究表明：高速列车尾部垂向位移对列车整体气动阻力影响较小，但对高速列车气动阻力分布以及流场特性造成一定影响。当列车偏置位移达到60 mm时，列车车体气动阻力相对于无偏置工况分别降低了1.09%和-2.64%，转向架部区域气动阻力相对无偏置情况下分别降低了12.80%和-14.85%。此外，尾车偏置对列车近尾流区域流场结构有一定影响，尾车鼻锥下方排障器周围漩涡结构由双漩涡结构向单漩涡结构转变；鼻尖处漩涡结构随着尾车高度下降而增大，随着尾车高度上升而逐渐消失。结论　本研究结果丰富了列车尾部偏置情况下的相关研究，对列车检修以及CR450列车设计等具有重要指导意义。

• 单位
  中南大学; 中车长春轨道客车股份有限公司