简述稳态横风下高速列车空气动力学数值模拟怎样

论文导读：2.3车体升力69-705.2.4车体侧向力70-72本章小结72-73结论73-75参考文献75-78攻读硕士学位期间发表的学术论文78-79致谢79
摘要：近年来，我国大力建设高铁事业，在铁路网络规模和列车速度等级都已走到了世界前列。而列车速度的提升，势必会带来许多空气动学不足。其中一个重要的方面就是探讨列车横风下运转的气动特能，因为横向来流会进一步恶化列车周围的气流组织，增加列车所受的各项气动力，严重时甚至导致列车倾覆。本论文以高速列车CRH3为探讨对象，利用基于有限体积法的SC/Tetra软件，分别对列车明线运转、稳态横风下运转和非稳态横风下运转进行数值模拟。对于列车明线运转，按照车体表面网格尺寸及边界层网格厚度的不同，划分出23组网格结构并进行计算，进而探讨不同网格划分对于计算结果的影响，为探讨列车横风下运转打好基础。最后将列车明线运转计算结果与风洞试验结果进行比对，得到了较好的一致性。对列车横风下运转进行浅析时，所施加的横风分稳态和非稳态两种情况。通过对列车稳态横风下运转的18种工况进行数值计算，探讨不同车速和风速下列车的气动性能变化。包括车体表面及空调进风口处压力分布规律，车体所受气动阻力、升力、侧向力以及关于车体几何中心的倾覆力矩。探讨表明随着车速和风速的变化，头车、中车和尾车表面压力及各项气动参数均以一定的规律发生变化。探讨非稳态横风下列车运转利用的是瞬态计算策略，横风速度设为时间的线性函数，即风速Vw=Vw（t）=kt，根据风速变化率k值的不同，对4种不同工况进行数值计算。计算结果显示，在横风作用的瞬间，列车各项气动参数均会发生突变，且突变量与k值成正比。本论文的探讨为国内列车空气动力学的进一步进展提供了参考依据，对于保障高速列车安全运转具有重要的实际作用。关键词：列车空气动力学论文稳态横风论文非稳态横风论文数值模拟论文
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Abstract6-10
第一章 绪论10-17

1.1 探讨的背景和作用10-12

1.1 探讨背景10-11

1.2 探讨作用11-12

1.2 国内外探讨近况12-14

1.2.1 国外探讨近况12-13

1.2.2 国内探讨近况13-14

1.3 列车空气动力学的探讨内容和探讨手段14-15

1.4 本论文探讨内容15

本章小结15-17
第二章 高速列车空气动力学数值计算模型17-28

2.1 基本制约方程17-18

2.

1.1 连续性方程17-18

2.

1.2 动量守恒方程18

2.2 湍流模型18-20

2.1 湍流模拟策略的分类18-19

2.2 标准k-ε模型19-20

2.3 近壁面区的特殊处理20

2.3 数值计算策略及其求解算法20-21

2.3.1 计算策略21

2.3.2 计算算法21

2.4 车体几何模型21-23

2.5 流场区域的大小23-25

2.5.1 明线运转时流场区域24

2.5.2 横风下运转时流场区域24-25

2.6 网格的划分25-27

本章小结27-28
第三章 列车明线运转数值计算28-38

3.1 列车明线运转边界条件28-29

3.2 不同网格划分对于结果的影响29-34

3.

2.1 不同网格对于列车表面压力的影响30-32

3.

2.2 不同网格对于列车气动阻力的影响32-33

3.

2.3 不同网格对于列车气动升力的影响33-34

3.3 列车明线运转计算结果与实验比较34-37
本章小结37-38
第四章 稳态横风下列车空气动力特性38-64

4.1 列车稳态横风下运转边界条件38-39

4.2 列车稳态横风下运转计算策略可行性的验证39-41

4.3 列车稳态横风下运转计算工况41

4.4 列车稳态横风下运转计算结果41-62

4.1 车体表面压力分布41-47

4.2 空调进风口压力分布47-49

4.3 车体阻力49-53

4.4 车体升力53-56

4.5 车体侧向力56-59

4.6 车体倾覆力矩59-62

本章小结62-64
第五章 非稳态横风下列车空气动力特性64-73

5.1 列车非稳态横风下运转数值计算64-65

5.2 列车非稳态横风下运转计算结果65-72

5.

2.1 车体压力变化65-67

5.

2.2 车体阻力67-69

5.

2.3 车体升力69-70

5.

2.4 车体侧向力70-72

本章小结72-73
结论73-75
参考文献75-78
攻读硕士学位期间发表的学术论文78-79
致谢79