高速列车车身喷射氦气气动减阻研究

作     者：熊小慧 谢鹏辉 梁习锋 张昕 杨波 胡天恩 XIONG Xiaohui;XIE Penghui;LIANG Xifeng;ZHANG Xin;YANG Bo;HU Tianen

作者机构：中南大学轨道交通安全教育部重点实验室湖南长沙410075 中南大学轨道交通安全关键技术国际合作联合实验室湖南长沙410075 中南大学轨道交通列车安全保障技术国家地方联合工程研究中心湖南长沙410075 中铁第四勘察设计院集团有限公司湖北武汉430063 

基　　金：国家重点研发计划项目(2020YFA0710903-01) 中南大学研究生科研创新基金资助项目(2021zzts679) 

出 版 物：《铁道科学与工程学报》 (Journal of Railway Science and Engineering)

年 卷 期：2023年第20卷第2期

页      码：432-440页

摘      要：传统的列车头尾外形优化及车体平顺化气动减阻方式已趋于减阻极限,应用流动控制技术来降低列车表面摩擦阻力成为实现列车气动减阻的重要途径之一。采用改进的延迟分离涡模拟方法(IDDES)对高速列车头车车身向外喷射氦气的主动控制减阻技术进行研究,分析喷气速度、喷气部位以及喷气方式对列车气动阻力及周围流场结构的影响。研究结果表明:等截面车身顶面喷气时,随着喷气速度提高,减阻效果减弱,当以0.1U(U为来流速度)喷气时,具有最佳气动减阻效果,整车气动减阻率为3.68%,对比各节车在不同喷气速度下摩擦阻力变化,当喷气速度较低时对各节车均有减阻效果,而喷气速度越高,对中间车和尾车的减阻效果越差,甚至产生增阻效果。头车流线型与等截面车身过渡位置和等截面车身顶面分别以0.1U喷气时均降低了列车整车阻力,流线型头部过渡位置顶面喷气时整车减阻2.22%,减阻率小于等截面车身顶面喷气。当喷气速度为0.1U时,相较于等截面车身顶面或侧面单独喷气,顶面和侧面同时喷气减阻效果最佳,整车气动减阻率达到10.93%,喷射出的氦气在列车表面附着情况比顶面或侧面单独喷气时的效果更好,列车顶面到侧面过渡区域的壁面剪切应力有效降低。研究结果为高速列车气动减阻提供新思路,对克服由于空气动力效应带来的提速瓶颈具有重要意义。

主 题 词：高速列车 气动减阻 表面吹气 数值模拟 

学科分类：08[工学] 082304[082304] 080204[080204] 0802[工学-机械学] 0823[工学-农业工程类] 

核心收录：

D　O　I：10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20220367

馆 藏 号：203118879...