钝头型市域列车尾流吸气主动控制减阻研究

为探究钝头外形的市域列车运行时尾部吸气控制对列车气动阻力的影响,缓解列车因提速造成的阻力增加问题,采用Realizable k-ε两方程模型的DDES数值仿真方法开展研究,通过风洞试验验证数值模拟方法后,以数值仿真得到的速度场、压力场及各节车的气动阻力分布及组成,分析吸气控制对钝头型市域尾车气动减阻的影响原因。研究结果表明:钝头型市域列车的尾车流线型表面由负压强主导,因此压差阻力占比较大,并且空气绕该部位流动时形成了2个比较明显且对称的流动分离泡,导致了尾车阻力系数尤其是压差阻力系数急剧增大,使尾车压差阻力比重最大,占整车阻力的36.71%;在列车尾部进行吸气控制能提升列车尾部中心区的压力,使尾车的压差阻力显著减小,进而实现整车减阻;在不同吸气方案下,尾车减阻率随着吸气面的增加而增加,当设置的所有吸气面工作时,对尾车的气动减阻率最高可达21.6%;列车离吸气面越远的部位减阻效果越不明显,位于尾部吸气控制上游较远的头车最大减阻率仅为1%,而中间车的减阻率为4%;随着吸气速度从0.2U提升至0.6U,尾车减阻率从17.9%提升至21.6%,整车减阻率从8.3%提升至10.3%,尾车流线型区域后方的正压区也越接近尾车流线型表面。研究结果可为钝头型市域列车主动控制的气动减阻提供参考。