列车车体传热系数数值计算方法对比分析

车体传热系数是检验列车保温、隔热性能的重要指标之一,是采暖、空调等设备选型的主要依据。依靠高精度数值计算方法,可在列车总体设计阶段,对其车体隔热性能进行仿真及结构优化,避免整车制造完成后才能进行车体传热性能评估的局限性。以某地铁列车侧墙为例,分别采用二维典型断面、二维断面拉伸以及三维典型区域3种数值方法对其传热系数进行仿真计算,并比较分析各方法对侧墙以及整车传热系数计算结果的影响。研究结果表明:二维典型截面法比二维截面拉伸法小7.2%,比三维车体传热系数小8.9%。采用二维典型截面法对列车车体传热系数进行数值计算所需计算资源最小,但无法反应真实车体复杂三维结构传热特性,计算结果较其他方法偏小;而三维典型区域计算考虑了第3方向的热对流,以及车体冷桥结构的影响,结果更接近真实车体传热过程,但计算资源消耗大。本研究为列车车体传热系数计算方法的合理选择及误差分析提供参考依据。

高速动车组开闭罩缝隙对气动性能的影响研究

基于空气动力学数值模拟方法,针对高速动车组列车前端区域及其内部进行数值仿真,同时考虑开闭罩处的缝隙及前端内部流场对列车气动性能的影响。研究结果表明:列车内部的车钩、开闭机构等部件表面压力变化较小,而列车外部压力变化较大,在排障器间隙及表面部分区域出现小范围的高压区,同时在外形曲率变化较大的区域出现较大涡流。在考虑开闭罩处的缝隙及其内部流场后,列车气动阻力系数均有所增加,其中头车阻力系数增加6.6%,中间车及尾车受影响较小。

可变编组高速列车转向架气动阻力特征研究

基于空气动力学数值模拟方法,针对列车不同部位的转向架和转向架结构表面的气动阻力分布进行分析,对高速动车组列车整车气动效应进行数值仿真。研究结果表明:转向架流场区域在靠近来流端的上部会形成部分死水区,该区域流场与外部质量交换较小,转向架结构表面在来流方向上游会形成一个正压区,在下游方向的转向架结构表面会形成小范围的负压区。列车头车转向架气动阻力明显高于中间车和尾车,其中列车头车I位转向架受到的气动阻力最大,其次是头车II位端转向架,列车的中间车和尾车转向架阻力分布较为均匀,均为头车转向架阻力的60%左右。

车速对高速列车司机室空调冷凝风量影响研究

列车高速运行过程中,伴随列车行驶产生的列车风会对车体表面设备产生强烈的空气动力学扰动。空调系统普遍安装于车体表面,受列车风干扰严重,导致热交换效率降低、冷凝器温度升高、空调停机等一系列问题。采用大涡模拟(LES)方法,对不同车速下高速列车司机室空调冷凝风量及流场特性展开研究。研究结果表明:随着车速增加,空调冷凝风入口处压力下降,出口处压力上升,导致空调冷凝风量产生较大幅度下降。

北京新机场线列车气动声学特征仿真分析

采用大涡模拟和FW-H方法,对1:8缩比8车编组北京轨道交通新机场线列车气动声学特征进行模拟研究。列车模型按照实际列车缩比而成,包含转向架、风挡和受电弓等复杂结构。列车运行速度分别为140,160,220和250 km/h。研究分析速度场、涡量场、压力脉动场和辐射声场等。研究结果表明:偶极子声源强度主要分布在尾车、头车流线型车底、第1个转向架、空调机组和受电弓区域;不同测点声压级随着频率的增加,总体呈现为先上升后下降的趋势,在400~700 Hz频率左右时测点声压级达到峰值;监测点的总声压级在头车流线型附近较大,在尾车及其下游,总声压级逐渐减小。