高速列车浇流及尾流特性数值模拟分析

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1、硕士学位论文高速列车绕流和尾流特性数值模拟研究NumericalSimulationoftheFlowandWakeFlowAroundHigh—speedTrains作者姓名：学科、专业：学号：指导完成兰州交通大‘学LanzhouJiaotongUniversity兰州交通大学硕士学位论文摘要随着京津、武广客运专线相继开通，未来铁路客运超过350km／h已成为必然趋势，在高速列车速度不断提升的同时，各种空气动力学现象更加突出，空气动力学问题已成为高速动车组中关键的技术问题。高速列车空气动力学中的绕流问题，

2、实际上就是复杂钝体的绕流，伴随流动的分离再黏着以及湍流流动尾流中不稳定的涡结构。作为钝体绕流的基础算例验证，本文首先对二维层流不稳定圆柱绕流进行了数值模拟研究，对STAR．CD软件模拟层流流动有了初步的研究。其次，研究了二维类山体的流动，其中采用高雷诺数k一占模型结合壁面函数法以及雷诺应力模型，并且对两种湍流模型的计算结果进行了比较。类山体的几何外形非常接近CRH3列车项部的空调导流罩部分，因此，类山体的流动分析为ICE2以及CRH3列车的湍流计算提供了最基本的方法及经验。在模拟旋成体高速列车模型时，同样用

3、高雷诺数k—F模型进行了偏航角90。的横风模拟，得出车体表面的压力系数，与实验数据对比后吻合的比较好。通过后处理软件，很清晰的显示了车体表面流线的分布以及尾流区涡核的位置。在商业软件STAR-CD的平台上验证了计算方法的合理性。其次对简化的ICE2车体实验模型进行了偏航角30。的绕流数值模拟分析，得到了车体三个方向的受力系数以及车体表面的压力系数，分析了流场的特征，计算结果可信。通过与文献对比，再次在商业软件STAR-CD的平台上验证了计算方法的合理性。鉴于CRH3列车模型的几何形状非常的复杂，用结构化网格

4、进行划分存在一定的难度，所以目前国内采用结构化网格来模拟CRH3高速列车的研究非常少。本文的创新点就在于采用结构化网格来划分CRH3列车模型，结构化网格在计算成本上要远小于非结构化网格，并且在模拟三维分离流动有一定的优势。在模拟旋成体高速列车模型和简化ICE2车体的基础上，进一步对CRH3高速动车组1：l实车三节车全车模型进行了偏航角为O。，30。以及90。的数值模拟。其中湍流模型采用高雷诺数k一占线性模型对CRH3高速动车组进行数值模拟，分析了流场分布特征、列车表面压力分布和各节车厢阻力分布，为今后高速列

5、车的数值模拟提供参考依据。关键词：高速列车；空气动力；数值模拟；尾流论文类型：应用研究兰州交通大学硕士学位论文AbstractBeijing·-TianjinandWuhan·-Guangzhoupassengerlinehavebeenopenedoneafteranother．Trainspeedover350km／hofthepassengertransporthasbecomeaninevitabletrendinthefuture．Wimtherisingrateofhigh—speedtrain

6、,thevariousaerodynamicphenomenabecomemoreprominentandtheaerodynamicsproblemhasbecomeakeytechnicalissueofthehigh-speedEMU．neflowaroundhigh-speedtraininaerodynamicsisactuallycomplicatedflowaroundabluntbodyandithasacomplexnaturewithmassseparation，attachmentag

7、ain，unsteadyvortexsheddingintheturbulentwakeandetc．Asabasisforflowaroundbluntbodiesauthentication,thispaperfirstmadenumericalsimulationstudyofflowaroundacylinder，whichmadetheauthorstudiedtheSTAR-CDinonedeeperway．Secondly，usinghighReynoldsk—gmodelwiththecom

8、binationofthewallfunctionandRSMmodeltosimulate也e2Dhillflow．TheshapeofthehillisasthesanleasthehaveoftheCRH3．Asaresult，thestudyofthehiUflowwouldprovidesomebasicexperienceandmethodstothelaterstudies．UsinghighRey