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高速列车气动阻力分布特性研究作者：姚拴宝， 郭迪龙， 杨国伟， 李明高， YAO Shuan-bao， GUO Di-long， YANG Guo-wei ， LI Ming-gao作者单位：姚拴宝,郭迪龙,杨国伟,YAO Shuan-bao,GUO Di-long,YANG Guo-wei(中国科学院力学研究所,北京,100190)， 李明高,LI Ming-gao(中国北车唐山轨道客车责任有限公司产品研发中心,河北唐山,063000)刊名：铁道学报英文刊名：Journal of the China Railway Society年，卷(期)：2012,34(7)1.JOSEPH A S Aerodynamics of High-speed Trains 2001(01)2.RAGHUATHAN S;KIM H D;SETOGUCHI T Aerodynamics of High-speed Railway Train 2002(01)3.BAKER C The Flow Around High Speed Trains 2010(6-7)4.DIEDRICHS B Aerodynamic Calculations of Crosswind Stability of a High-speed Train Using Control Volumes of Arbitrary Polyhedral Shape 20085.SCHOBER M;WEISE M;ORELLANO A Wind Tunnel Investigation of an ICE 3 Endear on Three Standard Ground Scenarios 2010(6-7)6.田红旗列车空气动力学 20077.TIAN Hong-qi Formation Mechanism of Aerodynamic Drag of High-speed Train and Some Reduction Measures[期刊论文]-Journal of Central South University of Technology(English Edition) 2009(01)8.HASSAN H;NAHIA G;BAKER C LES of the Slipstream of a Rotating Train 2010(05)9.ARTURO B;MICHELE M;STEFANO S The Alleviation of the Aerodynamic Drag and Wave Effects of Highspeed Trains in Very Long Tunnels[外文期刊] 2001(05)10.SINISA K Large Eddy Simulation of Flows Around Ground Vehicles and Other Bluff Bodies 2009(28)11.陈燕荣;肖友刚高速列车空气动力学性能计算[期刊论文]-铁道车辆 2009(01)12.陈锐林;曾庆元;向俊高速列车不同头部形状的气动性能研究[期刊论文]-湖南科技大学学报（自然科学版）2009(01)13.王开春;朱国林;金钢高速列车气动力数值计算研究 200014.BAKER C J;STERLING M;BOUFERROUK A Aerodynamic Forces on Multiple Unit Trains in Crosswinds2009(10)15.BLAZEK J Computational Fluid Dynamics Principles and Applications 200516.阎超计算流体力学方法及应用 2006本文链接：/Periodical_tdxb201207003.aspx。
高速列车空气阻力特性数值分析与优化研究高速列车的空气动力特性是影响其运行稳定性、安全性和经济性的关键因素。
在高速列车的研究和设计过程中，空气动力学数值模拟成为一种非常有效的手段。
针对高速列车的空气阻力特性，本文将进行数值分析与优化的研究。
一、高速列车空气动力特性分析1.1 高速列车空气动力学基础理论高速列车的空气动力学基础理论是流体力学、热力学和机械工程三者相互作用的基础。
在高速列车行驶过程中，空气经过车头时，将受到压力和阻力的影响。
其中压力主要由主气流和涡流组成，主气流影响范围较广，阻力主要由湍流组成。
同时，空气动力学不仅受到空气流速的影响，还受到空气密度、温度等多种因素的影响。
1.2 高速列车空气阻力特性数值分析针对高速列车空气阻力特性进行数值分析，需要考虑到多种因素的影响。
一般可以采用CFD软件（Computational Fluid Dynamics）建立数值模型，并进行计算。
具体分析方法如下：1）构建车体模型，包括车头、车身、车尾等部分，并设定流场的边界条件。
2）制定数值计算步骤，并进行网格划分。
3）通过CFD软件进行数值模拟。
4）考虑不同工况下的影响，进行不同情况的模拟计算。
5）最终通过计算结果进行分析和优化。
1.3 高速列车空气阻力特性影响因素影响高速列车空气阻力特性的因素主要包括车速、车型、车体尺寸、运行环境等多种因素。
具体表现如下：1）车速：车速越高，空气阻力越大。
2）车型：不同车型的车头设计、车身形状等都会对空气阻力产生影响。
3）车体尺寸：车身尺寸大的车辆其空气阻力也越大。
4）运行环境：例如气温、空气密度、风向等因素都会对空气阻力产生影响。
二、高速列车空气阻力优化研究通过数值分析，可以发现高速列车的空气阻力特性存在一些问题，甚至会对高速列车的运行造成不利影响。
因此，针对这些存在的问题，需要对高速列车的空气阻力进行优化研究，以提高其经济性和稳定性。
2.1 高速列车减阻措施采取一系列减阻措施可以有效降低高速列车的空气阻力。
基于压力分布的高速列车气动力计算方法曹志伟;姚拴宝;陈大伟;林鹏;邓小军【摘要】Based on the radial basis function (RBF) method and the friction computation model, a method to calculate the aerodynamic force of the high-speed train when it is running on the railway is proposed.The pressure of many points on the carriage body should be measured to fit the pressure distribution of the carriage surface with the RBF, and then the pressure force and shear force can be obtained with the numerical integral method and the flat plate boundary layer friction computation model.The geometry of affiliated parts is so complex that the surface pressure distribution cannot be calculated by RBF.Therefore, the contribution of affiliated parts is given based on the eight car real shape so that the proposed method can be used to the railway test and moving model test.To validate effectiveness of the method, the CFD results and the calculation results of the aerodynamic drag force and lift force of the streamline parts of simplified high speed train with a leading car, a middle car and a trailing car are discussed.Besides, the wind tunnel test results and the calculation results of the real shape with a leading car, a middle car and a trailing car are compared.The results show that the computation method proposed in this paper can meet the engineering accuracy.%基于径向基函数的气动压力插值方法和摩擦力计算模型,提出了一种可用于高速列车线路试验的气动力快速计算方法.该方法只需测得车体表面若干测点的压力,然后基于这些测点的压力值,使用径向基函数插值方法得到车体表面压力分布;并采用数值积分方法与平板边界层摩擦力计算模型能够快速得到气动压差力和气动摩擦力.列车附属部件几何外形复杂,难以通过插值方法获取表面压力分布;为此,基于八辆编组真实外形,给出了各附属部件对列车气动力贡献度,从而使本文提出的方法能够应用于线路试验和动模型试验.为验证计算方法的有效性,针对高速列车三辆编组简化外形头尾车流线型部分,采用数值计算方法对比分析了气动阻力和气动升力计算结果与计算结果;针对三辆编组风洞试验外形分析了气动阻力试验值和计算值.结果表明:提出的计算方法能够满足工程精度要求.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2017(017)005【总页数】9页(P289-297)【关键词】气动力;压力分布;摩擦系数;径向基函数;高速列车【作者】曹志伟;姚拴宝;陈大伟;林鹏;邓小军【作者单位】中车青岛四方机车车辆股份有限公司, 国家总成工程技术研究中心, 青岛 266111;中车青岛四方机车车辆股份有限公司, 国家总成工程技术研究中心, 青岛 266111;中车青岛四方机车车辆股份有限公司, 国家总成工程技术研究中心, 青岛 266111;中车青岛四方机车车辆股份有限公司, 国家总成工程技术研究中心, 青岛 266111;中车青岛四方机车车辆股份有限公司, 国家总成工程技术研究中心, 青岛 266111【正文语种】中文【中图分类】U238交通运输空气动力学问题是高速列车设计、研发和维护过程中需要重点关注的问题之一，涉及到高速列车的横风稳定性、隧道效应、环境友好性和乘坐舒适性等关键设计指标[1]。
高速列车横风气动力数值计算研究孙振旭;姚拴宝;郭迪龙;杨国伟【摘要】Numerical simulation has been performed to investigate the flow around the high speed train under side wind conditions, and the yaw angle of 8. 77°is mainly focused. The model used is a scaled model in wind tunnel, with a scaled factor of 1:8. To compute numerically the complex flow structures, the three dimensional Reynolds-averaged Navier-Stokes equations, combined with the k-w SST model, were solved on hybrid grids using a finite volume technique. A comparison study between numerical results and experimental results has been conducted. Considering that the common CFD codes are still considered to be immature for the prediction of cross-wind stability, this paper delivers a comparative study between different commercial CFD software and tries to give best-practice recommendations for the investigated type of application. Furthermore, influence due to different meshes has been performed. Based on the best-practice results, the cross-wind characteristics of the high speed train have been mainly focused on. Both the fluid field characteristics and aerodynamic forces in cross-wind conditions are discussed.%采用雷诺平均的方法对高速列车横风稳定性进行了数值模拟,重点研究了列车在侧偏角为8.77°下的横风特性.研究对象为高速列车的风洞缩比模型,将数值计算结果与实验值进行了对比.鉴于当前各类软件针对复杂列车车体横风稳定性的计算仍然不成熟,首先进行了三类商用软件的数值计算比较,分析了不同软件计算结果的精度差异.针对复杂列车外形的网格划分也是数值计算中的重要组成部分,针对两套列车网格进行了分析,研究了网格对计算精度的影响.在与实验值拟合最好结果的基础上,还着重研究了列车在横风作用下的气动特性.背风侧上下侧面拐角位置的流动分离是横风效应的最明显特征,由于流动分离而产生的涡系沿着列车背风侧向下游延伸,并且其强度也不断增强.本文还从气动力角度对横风特性展开了研究.横风条件下列车气动力与无横风相比有较大差异,对列车不同部位的气动力及其组成等进行了分析.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2012(012)032【总页数】12页(P8486-8497)【关键词】横风效应;湍流模式;列车空气动力学;侧向力;摩擦阻力;压差阻力【作者】孙振旭;姚拴宝;郭迪龙;杨国伟【作者单位】中国科学院力学研究所水动力学与海洋工程重点实验室,北京100190;中国科学院力学研究所水动力学与海洋工程重点实验室,北京100190;中国科学院力学研究所水动力学与海洋工程重点实验室,北京100190;中国科学院力学研究所水动力学与海洋工程重点实验室,北京100190【正文语种】中文【中图分类】O357.1近年来随着我国新一代高速列车的研制，以及列车运行速度的不断提高，出现了一系列与安全性能密切相关的问题。
强侧风对时速350 km高速列车气动性能影响分析谢红太【摘要】采用NURBS曲面设计方法完成对某型高速列车头车的三维数字化设计建模,基于三维定常不可压的黏性流场N-S及k-ε方程湍流模型,利用有限体积数值模拟方法分析计算出列车的速度阻力函数关系,同时针对列车在不同风向角的强侧风环境中运行时压力场和速度场做了进一步研究.研究发现:在无风明线上运行时列车所受空气阻力与运行速度的平方成正比,侧风运行时随着风向角的扩大空气阻力系数呈现先增大后逐渐下降的变化趋势.流场分布结构复杂不规律,当侧风情况较为严重时正压区主要分布在迎风侧,负压区主要分布在背风侧和车顶部位,且负压表现更为强烈,列车前端滞止点向迎风侧发生偏移,致使迎风侧与背风侧产生巨大压差.【期刊名称】《华东交通大学学报》【年(卷),期】2019(036)003【总页数】9页(P7-15)【关键词】高速列车;空气动力学;流场结构;NURBS方法【作者】谢红太【作者单位】中设设计集团股份有限公司铁道规划设计研究院,江苏南京 210014;兰州交通大学机电工程学院,甘肃兰州 730070【正文语种】中文【中图分类】U266.2近年来，高速动车组旅客列车逐渐普及并大幅提速，2017年9月我国在京沪线相继开行350 km/h“复兴号”高速动车组，并在此基础上做了大范围推广的战略性规划。
高速列车与空气存在的相对复杂无规律的快速强烈运动，致使列车气动阻力问题突出，高速列车空气动力学性能恶化[1-4]。
在高速列车设计研发过程中如何使其具有优良的空气动力学性能显得愈来愈重要，尤其在适应空气运行环境较差的地段及应对突发恶劣天气变化的能力要求越来越高。
比如列车高速运行过程中的气动阻力问题及列车在强侧风下的横向、纵向、垂向不稳定性问题等[5-8]。
本文重点针对350 km/h某型高速列车列车风与大风耦合作用下的列车空气动力特性进行数值分析研究，为我国自主研发高性能高速列车提供理论支撑与技术保障。
高速列车空气动力学特性分析与控制一、引言随着科技的不断发展，高速列车在现代交通中扮演着至关重要的角色。
为了确保高速列车的安全与舒适性，对其空气动力学特性进行分析与控制变得尤为重要。
本文将对高速列车的空气动力学特性进行深入探讨，并探讨可能的控制方法。
二、高速列车的空气动力学特性分析1. 气动阻力高速列车在运行中会受到空气阻力的作用，其中气动阻力是主要的阻力来源之一。
气动阻力与列车运行速度和外形设计有关。
通过使用空气动力学模拟软件，可以模拟高速列车在不同速度下的气动阻力，并优化外形设计以减小阻力。
2. 升力与失速高速列车在通过弯道时可能会产生升力，这可能会导致列车脱轨。
因此，对高速列车的升力特性进行分析是非常重要的。
通过调整车身设计和使用降低升力的设备，可以有效地控制列车的升力。
3. 过渡压力波与震荡当高速列车从一个隧道进入另一个隧道时，会在列车前部产生压缩空气，引发过渡压力波的形成。
这可能导致列车震荡，影响列车的稳定性和乘客的舒适性。
因此，对过渡压力波进行分析和控制是非常必要的。
三、高速列车空气动力学特性的控制方法1. 外形优化通过对列车外形的优化设计，可以降低气动阻力，提高列车的运行效率。
这可以包括减小前部面积，改变车身曲线等措施。
2. 使用辅助装置通过使用辅助装置，如空气动力学尾翼、空气动力学封顶等，可以有效控制列车的升力和过渡压力波的生成，提高列车的稳定性和乘客的舒适性。
3. 控制算法与系统利用先进的控制算法和系统，可以对列车的空气动力学特性进行实时监测和调整。
这可以包括使用传感器来采集数据，并使用反馈控制方法来优化列车的空气动力学性能。
四、空气动力学特性控制在实际工程中的应用高速列车空气动力学特性的分析与控制已经广泛应用于实际工程中。
例如，中国的高铁系统已经采用了多种控制措施来降低气动阻力和减小过渡压力波的产生。
这些控制措施已经显著提高了列车的能效和乘客舒适性。
五、结论高速列车的空气动力学特性对于列车的安全与舒适性至关重要。
高速列车车辆空气悬挂系统气动特性研究随着科技的不断进步，高速列车的发展也正在取得飞跃性的突破。
其中一个重要的方向就是改善车辆的悬挂系统，以提高列车在高速行驶过程中的稳定性和舒适性。
本文将就高速列车车辆空气悬挂系统的气动特性进行研究。
1. 引言高速列车在运行过程中会面临多种挑战，如高速下风阻、过弯时的侧向力以及车厢内的颠簸感等问题。
传统的机械弹簧悬挂系统在应对这些问题上存在一定的局限性，因此空气悬挂系统逐渐成为高速列车的研究热点。
2. 空气悬挂系统的原理空气悬挂系统基于空气弹簧和阻尼器的工作原理，可以通过调整空气悬挂系统的工作压力来实现对列车悬挂高度和硬度的调节，从而提供更好的动力学性能和乘坐舒适性。
空气悬挂系统的设计需要考虑压缩空气的供给、气压控制和悬挂装置的结构等因素。
3. 空气悬挂系统的气动特性研究方法为了研究空气悬挂系统的气动特性，可以采用数值模拟和试验两种方法。
数值模拟可以建立车辆与空气之间的流场模型，通过计算气动力和气动力矩等参数来评估系统的性能。
试验方法则可以利用风洞等实际装置进行列车运动的模拟，通过测量实际参数来验证数值模拟结果的准确性。
4. 空气悬挂系统的气动特性影响因素空气悬挂系统的气动特性受到多种因素的影响，如列车的速度、悬挂高度、空气弹簧和阻尼器的参数等。
这些因素会影响到系统的气动力大小和频率特性，从而影响到列车的稳定性和舒适性。
研究这些影响因素对系统进行优化设计至关重要。
5. 空气悬挂系统的优势与应用前景相比传统的机械弹簧悬挂系统，空气悬挂系统具有调节性、响应性和平稳性等优势。
优化的空气悬挂系统可以提高列车在高速行驶中的稳定性，降低身体晃动和噪音，提高乘坐舒适性。
随着高速列车技术的不断进步，空气悬挂系统有着广阔的应用前景。
6. 结论空气悬挂系统作为高速列车悬挂系统的一种新兴技术，在提高列车稳定性和乘坐舒适性方面具有巨大的潜力。
通过对空气悬挂系统的气动特性进行深入研究和优化设计，可以进一步推动高速列车技术的发展。
高速列车空气动力学特性与减阻措施研究简介：随着科技的不断发展，高速列车成为现代交通的重要组成部分。
然而，高速列车在高速运行过程中面临着空气动力学的挑战，如气动阻力和噪音问题。
本文将探讨高速列车的空气动力学特性，并研究有效的减阻措施。
一、高速列车空气动力学特性1. 气动阻力：高速列车在运行过程中会产生气动阻力，阻碍着列车行驶的速度和效率。
气动阻力主要由空气摩擦阻力、气动压力阻力和气动干扰阻力等组成。
了解和研究这些阻力对高速列车设计和运营至关重要。
2. 噪音问题：高速列车在高速运行过程中会产生较大的噪音。
噪音不仅会对列车乘客造成不适，也对周围环境和居民生活产生负面影响。
因此，减少高速列车产生的噪音是一个重要的课题。
研究噪音产生的机理，提出相应的减噪措施对于高速列车的可持续发展具有重要意义。
二、高速列车减阻措施1. 外形设计优化：通过减小高速列车的截面积和降低车体前部的阻力，可以显著减少空气阻力。
采用流线型外形并减少突出物的设计，可以降低气动阻力和噪音产生。
2. 涂层技术：在高速列车表面应用特殊涂层，如涂覆抗污涂层和低阻涂层，可以减少表面粗糙度，进一步降低气动阻力。
3. 减少气动干扰：研究和改进高速列车与周围环境之间的气动干扰，采用减少气动干扰的措施，如在车体四周安装风洞和风挡可以减少侧向的气动干扰。
4. 高铁线路设计：设计高铁线路时应考虑地形和地貌的影响。
通过山区避难段和隧道的设置，可以降低列车因地形起伏而带来的空气阻力。
5. 动力系统优化：优化高速列车的动力系统，包括提高牵引力、降低运行阻力等，可以进一步减少空气阻力，提高列车的运行效率。
三、减阻措施的效果评估为了确定减阻措施的效果，可以采用模拟实验和风洞试验等方法。
模拟实验可以在计算机上对不同减阻措施进行仿真分析，评估其对空气动力学特性的影响。
风洞试验可以在实际物理环境中测量和评估减阻措施的效果。
此外，实际运行中的数据分析也是评估减阻措施效果的重要手段。
高速列车运行中的气动特性与优化高速列车是现代交通运输中的重要组成部分，其快速、高效的特点深受人们喜爱。
然而，高速列车在高速运行时面临着气动力学问题，这对列车的运行稳定性和能效有着重要影响。
本文将探讨高速列车运行中的气动特性以及优化方法。
一、气动特性分析高速列车在运行过程中，其表面会受到风的作用，由此产生的气动力会对列车产生干扰。
这些气动力主要包括空气阻力、升力、侧力和扰动力。
首先，空气阻力是高速列车运行中最主要的气动力之一。
随着列车速度的增加，空气阻力的大小会呈指数级增长。
因此，减小空气阻力是提高高速列车能效的关键。
其次，升力的产生是高速列车独特的气动特性之一。
在列车运行过程中，车体周围的空气流动会产生升力，一定程度上也会增加空气阻力。
因此，在设计高速列车时需要综合考虑减小升力和空气阻力的矛盾。
此外，高速列车运行过程中还存在侧力和扰动力。
侧力的产生主要源于列车运行时的侧风和曲线行驶，而扰动力则受到列车前后车厢之间的空气流动的影响。
这些气动力的存在会对列车的稳定性和行车安全产生不利影响，因此需要进一步研究和优化。
二、气动优化方法为了减小高速列车在运行中所面临的气动力干扰，并提高列车的运行稳定性和能效，研究人员提出了一系列的气动优化方法。
首先，改进列车表面的流线型设计是减小空气阻力的有效途径。
通过合理的流线型设计，可以使空气在列车表面流动时产生较小的阻力，从而减小运行时所需的能量。
流线型设计不仅包括减小车头前沿的阻力，还包括对车厢侧面和尾部的优化。
通过减小车厢周围的涡流和尾迹对空气流动的干扰，可以降低车厢周围的气动力。
其次，利用气动附着力也可以改善高速列车的运行稳定性。
当列车在高速运行时，车体周围的气流会产生压力，使得列车与轨道之间的附着力增加。
通过优化车厢底部和侧面的形状，可以增加车辆与轨道之间的气动附着力，从而提高列车的运行稳定性和操控性。
此外，采用智能控制系统也是提高高速列车气动特性的一种方法。
