留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

高速磁浮列车气动阻力性能数值模拟与参数化评估

舒信伟 谷传纲 梁习锋 高闯

舒信伟, 谷传纲, 梁习锋, 高闯. 高速磁浮列车气动阻力性能数值模拟与参数化评估[J]. 交通运输工程学报, 2006, 6(2): 6-10.
引用本文: 舒信伟, 谷传纲, 梁习锋, 高闯. 高速磁浮列车气动阻力性能数值模拟与参数化评估[J]. 交通运输工程学报, 2006, 6(2): 6-10.
SHU Xin-wei, GU Chuan-gang, LIANG Xi-feng, GAO Chuang. Numerical simulation and parameterized investigation of aerodynamic drag performances of high-speed maglev trains[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2006, 6(2): 6-10.
Citation: SHU Xin-wei, GU Chuan-gang, LIANG Xi-feng, GAO Chuang. Numerical simulation and parameterized investigation of aerodynamic drag performances of high-speed maglev trains[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2006, 6(2): 6-10.

高速磁浮列车气动阻力性能数值模拟与参数化评估

基金项目: 

国家“863”重大专项项目 2001AA505000-112

详细信息
    作者简介:

    舒信伟(1978-), 男, 浙江衢县人, 上海交通大学工学博士研究生, 从事高速列车空气动力学研究

    谷传纲(1946-), 男, 浙江温州人, 上海交通大学教授

  • 中图分类号: U292.917

Numerical simulation and parameterized investigation of aerodynamic drag performances of high-speed maglev trains

More Information
  • 摘要: 基于粘性流体力学理论, 按三维可压缩粘性流对具有流线型头部形状的TR08列车以及通过变化流线型头部纵剖面高度或流线型头部长度设计出的4种新头型列车的周围流场进行了数值模拟。为评估不同流线型头部外形的气动阻力性能, 定义了表示其形状特征的整体长细比作为评估依据, 综合考虑了流线型头部水平投影形状和纵向对称面投影形状对气动阻力性能的影响。通过对5种不同头型列车的模拟结果进行对比分析, 得出了流线型头部外形对气动阻力性能影响的规律: 随着流线型头部长度增加, 气动阻力降低, 而中间车阻力变化不大; 在头部流线型长度相当的情况下, 纵剖面轮廓线上凸的头车气动阻力比下凹的小, 而尾车气动阻力大。计算得到的不同流线型列车的整体长细比大小排序与其气动阻力系数排序完全一致。分析结果表明, 增加流线型头部长度是减小气动阻力的有效途径; 整体长细比能较好地反映流线型头部对列车气动阻力性能的影响。

     

  • 图  1  最大纵向投影轮廓线

    Figure  1.  Maximal longitudinal projection

    图  2  最大水平投影轮廓线

    Figure  2.  Maximal horizontal projection

    图  3  TR08头部

    Figure  3.  Streamlined nose of train TR08

    图  4  1号方案头部

    Figure  4.  Streamlined nose of No.1 train

    图  5  2号方案头部

    Figure  5.  Streamlined nose of No.2 train

    图  6  3号方案头部

    Figure  6.  Streamlined nose of No.3 train

    图  7  4号方案头部

    Figure  7.  Streamlined nose of No.4 train

    图  8  计算模型

    Figure  8.  Computation model

    图  9  计算区域

    Figure  9.  Computation domain

    图  10  纵向对称面网格

    Figure  10.  Mesh of longitudinal projection

    图  11  气动阻力系数比较

    Figure  11.  Comparison of drag coefficients

    图  12  2水平长细比

    Figure  12.  Horizontal slenderness ratio

    图  13  3纵向长细比

    Figure  13.  Longitudinal slenderness ratio

    表  1  5种头型方案的长细比

    Table  1.   Slenderness ratios of five trains

    头型方案 0 1 2 3 4
    λH 2.80 2.71 3.60 3.60 4.68
    λV 3.69 3.77 5.14 4.88 5.75
    λM 2.95 2.89 3.86 3.82 4.86
    下载: 导出CSV

    表  2  λHλV的变化引起阻力系数的变化

    Table  2.   Variation effect ofλHandλVon drag coefficient

    项目名称 Δλ1 Δλ2 ΔCD
    头型1和0对比 Δλ101=λ11-λ10 Δλ201=λ21-λ20 ΔCD01=CD1-CD0
    头型2和0对比 Δλ102=λ12-λ10 Δλ202=λ22-λ20 ΔCD02=CD2-CD0
    下载: 导出CSV
  • [1] 沈志云. 对磁悬浮高速列车技术认识的两个错误观点[J]. 交通运输工程学报, 2004, 4(1): 1-2. doi: 10.3321/j.issn:1671-1637.2004.01.001

    Shen Zhi-yun. Two wrong viewpoints towards high-speed maglev train[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2004, 4(1): 1-2. (in Chinese) doi: 10.3321/j.issn:1671-1637.2004.01.001
    [2] Raghuathan S, Kim H D, Setoguchi T. Aerodynamics of highspeed railway train[J]. Progress in Aerospace Sciences, 2002, 38(6): 469-514.
    [3] Tyll J, Liu D, Schetz J, et al. Experimental studies of magnetic levitation train aerodynamics[J]. AIAA Journal, 1996, 34(2): 2 465-2 470.
    [4] 李人宪, 翟婉明. 磁悬浮列车横风稳定性的数值分析[J]. 交通运输工程学报, 2001, 1(1): 99-101. doi: 10.3321/j.issn:1671-1637.2001.01.025

    Li Ren-xian, Zhai Wan-ming. Numerical analysis of crosswind stability of magnetically levitated trains[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2001, 1(1): 99-101. (in Chinese) doi: 10.3321/j.issn:1671-1637.2001.01.025
    [5] 武青海, 俞翰斌, 李和平. 磁悬浮列车空气动力学仿真计算探讨[J]. 铁道机车车辆, 2004, 24(2): 18-20. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-TDJC200402003.htm

    Wu Qing-hai, Yu Han-bin, Li He-ping. A study on numerical simulation of aerodynamics for the maglev train[J]. Railway Locomotive and Car, 2004, 24(2): 18-20. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-TDJC200402003.htm
    [6] 梁习锋, 舒信伟. 列车风挡对空气阻力影响的数值模拟研究[J]. 铁道学报, 2003, 25(1): 34-37. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-TDXB200301007.htm

    Liang Xi-feng, Shu Xin-wei. Numerical simulation research on train aerodynamic drag affected by the train windshield[J]. Journal of the China Railway Society, 2003, 25(1): 34-37. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-TDXB200301007.htm
    [7] Kwon H B, Park Y W, Lee D H, et al. Wind tunnel experiments on Korean high-speed trains using various ground simulation techniques[J]. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 2001, 89(13): 1179-1195.
    [8] 梁习锋, 田红旗. 列车气动性能评估参数研究[J]. 中国铁道科学, 2003, 24(1): 38-42. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZGTK200301008.htm

    Liang Xi-feng, Tian Hong-qi. Research on evaluating parameters of train aerodynamic performance[J]. China Railway Science, 2003, 24(1): 38-42. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZGTK200301008.htm
  • 加载中
图(13) / 表(2)
计量
  • 文章访问数:  239
  • HTML全文浏览量:  42
  • PDF下载量:  334
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2005-10-17
  • 刊出日期:  2006-06-25

目录

    /

    返回文章
    返回