风沙环境下偏航角对高速列车的冲蚀及气动性能的影响研究

• 作者: 李虎 金阿芳 刘芳 李文涛 岳海燕
• 来源期刊: 机床与液压
• 学科: 交通运输
• 关键词: 流固耦合 空气动力学 偏航角 沙粒 高速列车
• 年，卷（期）: 2021,（3）
• 所属期刊栏目: 建模与仿真
• 页码范围: 127-132
• 页数: 6页
• 分类号: U270.1
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2021.03.026

摘要

为研究不同偏航角下风沙耦合作用(激励)对高速列车的气动性能和冲蚀特性的影响,基于空气动力学理论,采用Navier-Stokes方程、标准κ-ε湍流模型对气流进行连续化处理,应用DPM模型对沙粒进行离散化处理.模拟车速230 km/h、风速30 m/s条件下,0°偏航角、45°偏航角和90°偏航角3种工况下,列车的气动特性、冲蚀特性以及侧力系数、阻力系数的变化规律,采用欧拉-拉格朗日方法分别进行求解.研究结果表明:随着偏航角的增大,正压区域逐渐向侧面扩大,涡流也逐渐增大,阻力系数减小,侧力系数逐渐增大;90°偏航角有沙侧力系数是0°偏航角有沙的250倍,90°偏航角无沙侧力系数是0°偏航角无沙的142倍;冲蚀面积由头部向侧面转移且增加,冲蚀率增加.