环境温度对高速磁浮列车明线气动特性影响研究

简介

未来磁浮交通要实现全国范围内大跨度、长距离运输,必须要适应和满足不同环境要素带来的动态影响。我国幅员辽阔,气候环境复杂多变,为了探明环境温度变化对高速磁悬浮列车气动特性影响,采用基于SST k-ω湍流模型的数值计算方法,研究环境温度在−50~50℃区间的列车明线单车运行气动特性。研究结果表明随着环境温度的升高,列车气动压差阻力和黏性阻力均减小;由于温度升高带来的密度减小、黏性增大效应对压差阻力的影响程度大于对黏性阻力的影响;列车气动升力亦随着环境温度的升高而减小,头、尾车气动升力对环境温度改变更为敏感。从高寒−50℃增加到高温50℃,列车气动阻力和升力变化幅度达到27%和28%。列车运行速度的提高使得环境温度对列车气动阻力和升力的影响程度越大,运行速度从250 km/h增加到350 km/h时,−50℃下的列车气动阻力和升力与常温环境下(20℃)相比的增长率分别增大6%和7%。列车编组长度的增加对于温度对列车气动升力的影响大于对阻力的影响,编组从3车增加到6车,−50℃下的列车气动阻力和升力与常温环境下相比的变化率约为3%和7%。列车高频、长期在高寒地区高速运行时能耗较大、升力增加,需要考虑更有效的减阻和升力控制措施,研究成果可为高速磁浮列车在不同环境下的气动评估和优化提供依据。