空气动力作用对高速受电弓受流特性影响的研究

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1、空气动力作用对高速受电弓受流特性影响的研究宋洪磊，吴俊勇，吴燕（北京交通大学电气工程学院100044北京）摘要：随着高速铁路的迅速发展，舒适安全快速的优点已经被越来越多的人所重视，当列车的速度达到250km/h及以上时，高速气流产生的空气动力对列车部件的影响也越来越大，并且空气阻力占到了总阻力的75-80%，这正影响了高速铁路中受电弓-接触网的受流质量，受流质量的好坏直接影响到列车行进的速度。并且受电弓的气动阻力占列车运行总气动阻力的8-14%，因此要满足动车组的取流要求就要对受电弓的空气动力性能进行

2、研究。本文从空气动力学角度出发，分析高速弓网受流稳定性。利用三维建模软件UG，建立了高速受电弓的几何模型，将受电弓的几何模型导入流体力学计算软件STAR-CCM+，采用紊流模型对受电弓在开放空间的空气动力学性能进行了仿真，研究了高速350km/h下风阻对弓网之间抬升力、受电弓弓头和杆件的影响情况，为进一步对高速受电弓参数和受流性能的研究提供了仿真手段和理论研究基础。关键字：空气动力学；受电弓；弓网受流；STAR-CCM+AbstractWiththerapiddevelopmentofhigh-spe

3、edrailway,moreandmorepeoplehavebeenpaidattentiontosafeandcomfortablerapidadvantages.Whenthetrain’speedreachedto250km/handabove,aerodynamiccreatedbyhigh-speedflowimpactonthetrain’scomponents,whichtheinfluenceisincreasing,anditaccountfor75-80%ofthetotalre

4、sistance.Atthesame,itimpactonthecurrentcollectionqualityofPantograph-catenaryinhigh-speedrailway.Thecurrentcollectionqualitywillhaveadirectimpactonthespeedofthetrainmoving.Andtheaerodynamicofpantographaccountfor8-14%ofthetotalaerodynamicdrag.Inordertome

5、ettheEMU’scurrentcollection,weshouldtakeaerodynamicperformanceintoconsideration.ThispaperwhichbeginningwiththepointofaerodynamicaimtoimprovetheaerodynamicperformanceandstabilityofinteractionofPantograph-catenary.First,use3DmodelingsoftwareUGtoestablisht

6、hegeometrymodelofhigh-speedpantograph.ThenimportpantographgeomanticmodelintoCFDsoftwareSTAR-CCM+,andsimulateaerodynamicperformanceofpantographinopenareausingturbulencemodel.Furthermore,discusstheeffectofPantograph-catenaryliftforce,resistanceofpantograp

7、hheadandarmcausedbytheairat350km/h.Thecombinedsimulationsoftwareprovidesmethodandtheoreticalresearchforfurtherparametersstudyandimprovingtheaerodynamicperformanceofpantograph.Keywords:Aerodynamic,Pantograph,Currentcollection,STAR-CCM+基金项目：国家自然科学基金资助项目（6

8、0674005）；铁道部重点资助项目（E06D0020）0引言随着高速铁路的大力发展的同时，电力牵引以其速度高和牵引力的优点已越来越被世界各国公认，然而在铁路高速化进程中，除了要研制高速机车车辆和线路结构外，还必须研究解决受电弓在接触网下的高速受流问题，受流质量的好坏直接影响到列车的行进速度，弓网相互作用图如图1所示。电能通过接触网悬挂系统经由安装在机车顶部的受电弓传到机车上，而良好的受电弓空气动力性能是保证弓网系统具有良好稳定性和跟随性的重要因素，且空