挡风墙尾涡与高速列车壁湍流涡干涉机理大涡模拟研究

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自兰新铁路开通以来,发生了多起列车被大风吹翻的事故,据初步统计,截至本世纪初,全国共发生多起强风导致列车抛锚坠落事故,严重损害旅客生命财产安全,给国家造成重大经济损失。为防止强风对线路和列车的危害,采取了优化线路方案选择、设置防风屏障、建立强风监测预警系统、限制列车速度等措施根据国外的经验和研究成果得到了很好的结果。高速列车在挡风墙后运行的空气动力学特性的特性相当复杂,安装挡风装置后,当气流通过挡板时可以显著降低其对列车的影响。因此,研究挡风墙尾涡和高速列车壁湍流涡干涉,对高速列车经由大风区在挡风墙后的安全行驶尤为重要。为了更好的进行数值模拟,所以必须要去除高速列车模型上的额外部分。在充分论证的基础上,对网格进行划分,以确定边界条件。最后,根据实际情况和具体情况进行仿真。经过数值计算后得出的结论主要有:首先,得出侧风下高速列车在挡风墙后运行形成了长条状的涡,当侧风经过挡风墙时会在列车的两侧同时形成负压涡,侧风会影响列车运行时形成的涡的对称分布,使列车尾涡由沿列车运行方向平直分布转变为斜向分布挡风墙能够减少列车受到的侧风的影响。其次,侧风情况下整车的阻力系数由无风情况下的0.27变成0.65,升力系数由-0.0037变成-0.17。这表明了侧风情况下列车的阻力会明显增大,这会导致行进困难,能耗增加,同时列车的升力系数表示列车受到大,加剧轮对与钢轨之间的摩擦,减少了高速列车的使用寿命。最后,得出了侧风下挡风墙尾涡与高速列车壁湍流涡的干涉机理,并分析了挡风墙与高速列车的流场特性,计算出挡风墙尾涡与高速列车壁湍流的基本涡旋结构,并初步地得出了挡风墙尾涡与高速列车壁湍流的涡干涉机理,为后面的研究打下了坚实的基础。
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