不同类型风沙环境下高速列车气动特性分析

为研究风沙耦合作用对高速列车运行状态的影响，基于流体动力学理论建立高速列车空气动力学模型。采用三维、定常、不可压雷诺时均Navier-Stokes方程和标准κ-ε两方程湍流控制模型，模拟计算列车在平地、路堤和桥梁上行驶时的气动特性。沙粒采用欧拉-拉格朗日方法进行离散化处理，气流为连续化处理，这种处理方式与风沙自然状态非常吻合。研究结果表明：高速列车在有沙环境下的表面压力远大于无沙环境；列车头车受到的气动阻力最大，且沙粒对头车阻力的影响极为显著，较无沙环境头车阻力增加了（10～12）%；头车受到的倾覆力矩最大，尾车受到的倾覆力矩最小，方向与头车的受力相反；桥梁路况最大正压区相对较大，且列车两侧压力差最大，桥梁迎风侧凹槽处产生漩涡，背风侧产生双回流现象，致使气动性能最差。