在高架桥、路堤等大风区域,风屏障可以有效的阻挡横风,提高了高速列车的安全性为了保证强侧风情况下列车运行的安全性,为了在保证风屏障的防风效果的同时降低成本并减小基底反力,高速列车采用有孔洞的风屏障。本文研究CRH1高速动车组,利用GAMBIT建模,FLUENT计算求解,研究不同风屏障开孔率对高速列车的气动特性的影响。

基于三维非定常不可压雷诺时均N-S方程和Realizable k-ε湍流模型,采用滑移网格对大风环境下高速列车从静止匀加速到200km/h的非定常气动性能进行模拟。将列车匀速运行的非定常气动力系数的均方根值与风洞试验结果对比,两者规律吻合,幅值差小于10%。结果表明:在15 m/s的横风下,列车匀加速的不同时刻,头、尾车和车辆连接处压力波动明显,当列车运行速度与风速大小相等时,压力波动最大;气动力系数的变化率随车速与风速比值的增大而迅速减小;列车以不同的加速度运行时,相同车速受到的气动载荷相等,但随加速度的增加,侧向力、阻力、倾覆力矩的变化率不断增大,将导致短时间内高速列车气动载荷的变化增大。

为验证兰新高铁大风环境下列车运行安全性,采用积分的方法,测试实车试验列车的横向力、升力和倾覆力矩,研究环境风速、车速、车辆编组位置、挡风墙类型及运行线别和方向对列车气动载荷变化规律的影响。结果表明列车气动载荷与环境风速的1.2~1.6次方成正比,且随着车速的提高,气动载荷与环境风速拟合的幂次减小;列车气动载荷与车速的0.46~0.60次方成正比,环境风速越大,列车气动载荷受车速的影响越小;相同环境风速和车速条件下,头车的气动载荷大于尾车;最大正倾覆力矩出现次数由多到少依次为过渡段、路堑和板式挡风墙,最大负倾覆力矩出现次数最多的为板式挡风墙,其次为路堑;在环境风方向偏离线路垂直方向一定偏角的情况下,列车逆风方向运行时的气动载荷大于顺风方向。实车试验测得的气动载荷数据为大风环境下列车安全评估提供了依据...