基于fluent高速机车气动刮雨器数值模拟的研究

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1、西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要列车大提速带来了巨大的经济效益，同时也带来了许多技术难题。国产机车刮雨器由于结构简单、强度单薄、故障率高、可靠性差等缺陷，性能无法达到高速机车使用要求，给行车带来安全隐患。株洲联诚集团于2004年开始引进国外先进技术，联合开发一种适用于我国高速列车的TASW一75型气动刮雨器。该刮雨器可用于速度300km／h的机车，具有可靠性高、寿命长、性能优良等优点。论文以TASW-75型气动刮雨器为研究对象，通过三维建模软件PRO—E建立了列车和刮雨器三维空气动力学模型，并对计算模型进行简化。鉴于模型的复杂性、计算要求和计算机性能

2、，流体区域选择四面体网格，区域为长方体。利用大型流体分析软件FLUENT对速度为345km／h稳态运行列车外流场进行数值仿真，流场计算应用三维、定常、不可压缩的Navier-Stokes方程和双方程RNGk-e模型。对刮雨器完整的运动仿真分解成三种特定位置仿真，通过分析三种特定位置下列车的速度场和压力场，得到列车外流场速度和压力分布情况，并提出了减小列车压差阻力的方法，为改善列车空气动力特性提供了理论依据。通过对比三种位置时列车各种空气动力特性，确定刮雨器对列车流场的影响。根据试验手册要求，论文对假定的三种特定位置刮雨器各表面压力进行分析、对比计算，考虑列车

3、启动加速时加速度很大，增大刮刷和前窗正压力，论文计算了列车启动加速到．345km／h时刮雨器驱动转轴的最大扭矩，求出的最大扭矩符合试验手册要求，验证了该型刮雨器驱动转轴达到设计要求。关键词：数值模拟；高速机车；刮雨器；驱动扭矩西南交通大学硕士研究生学位论文第1I页AbstractThesuper-railwayproducesenormouseconomicbenefitsandsometechnicaldifficultiesaswell．Theperformanceofdomesticwindscreenwipercannotmeettherequire

4、mentsofhi曲speedlocomotiveduetoitssimplestructure，insufficientstrength，hi曲propensitytobreakdown，lowreliabilityandSOforth，andmaybringaboutpotentialhazards。ZhuZhouLinceGroupFuLiindustryCOM，Ltdhasintroducedoverseasadvancedtechnologyfromthebeginningof2004andcooperatedtodevelopthepneumat

5、icdrivewindscreenwiper(TypeTASW一75)，whichCanbeapplicabletoChina’Sdomestichi曲·speedlocomotive．Withadvantagesofhigh—reliability,long-lifeduration，andexcellentperformance，thiswindscreenwiperisapplicabletothehigh—speedlocomotivewiththespeedof300km／h．Thethesisdedicatedtotheresearchofthe

6、pneumaticdrivewindscreenwiper(TypeTASW-75)．utilizedthesoftwarePRO—Etobuildthe3Ddynamicmodelofthelocomotiveandthepneumaticdrivewindscreenwiper,andthensimplifiedthemathematicmodel．Consideringthecomplexityofthemodel，thecalculationrequirements，andthecapacityofthecomputer,"lettypeelemen

7、tswereusedtomeshtheliquidarea，whichisinshapeofcuboid．HuidanalysissoftwareFluentwasusedtosimulatetheexternalflowfieldofthesteady-staterunningtrainwiththespeedof345km／h．The3D，steady,anduncompressibleNavier-Stokesequationandbi-equationmodelWasusedtocalculatetheflowfield．Themotionproce

8、sssimulationofthewindscree