【摘 要】
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高速列车运行速度的不断提升,是未来轨道交通系统发展的必然趋势。相比于受轮轨黏着极限限制的传统轮轨高速列车,磁悬浮高速列车具有更大的提速潜力。但随着列车运行速度的增大,气动阻力在列车总阻力中占比迅速增加,而头型优化等流场被动控制减阻方法的局限性则愈发突出。湍流流场主动控制方法具有巨大的气动减阻潜力,但该方法在高速列车领域的研究尚处于起步阶段,缺乏机理性依据和调控准则。因此,本文采用基于SST k-ω
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高速列车运行速度的不断提升,是未来轨道交通系统发展的必然趋势。相比于受轮轨黏着极限限制的传统轮轨高速列车,磁悬浮高速列车具有更大的提速潜力。但随着列车运行速度的增大,气动阻力在列车总阻力中占比迅速增加,而头型优化等流场被动控制减阻方法的局限性则愈发突出。湍流流场主动控制方法具有巨大的气动减阻潜力,但该方法在高速列车领域的研究尚处于起步阶段,缺乏机理性依据和调控准则。因此,本文采用基于SST k-ω的IDDES湍流模型,对高速磁悬浮列车气动特性进行精细化分析,并基于此探索吹/吸气控制方法对列车流场的干扰机理及减阻效果。主要研究内容及结论如下:（1）在计算流体动力学理论的基础上,分析列车周围空气流速变化与列车表面压力之间的关联;明确列车表面边界层的发展规律及边界层分离所在位置;揭示车身周围流向涡的产生机理及发展规律;并根据以上分析确定列车表面的特殊流动位置,为列车表面吹/吸气主动控制位置确定提供依据。（2）在车头与等截面车身过渡附近的三个位置布置吹/吸气孔,位于过渡位置前方区域吸气具有最佳减阻效果,减阻率随吸气速度的增加而增大,当吸气速度达到0.5倍车速时,整车减阻率达5.90%;（3）在等截面车身与车尾过渡附近的三个位置布置吹/吸气孔,位于过渡位置后方区域吸气具有最佳减阻效果,减阻率随吸气速度的增加而增大,当吸气速度达到0.5倍车速时,整车减阻率达6.42%;（4）在车尾鼻端包含流动分离点位置布置吹/吸气孔,沿表面法向吹气具有最佳减阻效果,减阻率随吹气速度的增加而增大,当吹气速度达到0.5倍车速时,整车减阻率达8.69%。本文提出的基于湍流流场主动控制的列车表面吹/吸气方法具有良好的减阻效果,研究成果具有工程应用前景。
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