一种用于高速列车受电弓区域气动减阻的新型鞘翅目仿生导流罩

受电弓区域是列车气动阻力的重要来源,其贡献率约为10%,是列车气动阻力的关键区域。因此,改善受电弓区压力分布成为减小列车气动阻力的潜在有效方法。基于鞘翅目昆虫的生物形态,提出了一种新型的仿生鞘翅目导流罩,将其安装在8节编组的高速列车受电弓区域,以实现该区域的空气流动平顺。建立了原始模型(模型Ⅰ)、带导流罩的受电弓Ⅰ(模型Ⅱ)、带导流罩的受电弓Ⅱ(模型Ⅲ)、带导流罩的受电弓Ⅰ和受电弓Ⅱ(模型Ⅳ)4个计算模型,探讨列车气动减阻机理,提高列车气动性能。结果表明,安装受电弓导流罩后,受在电弓区域的气动阻力显著减小。受电弓Ⅰ区域最大减阻达84.5%,受电弓Ⅱ区域最大减阻为25.0%。当受电弓Ⅰ区域和受电弓Ⅱ区域同时安装导流罩时,受电弓Ⅰ区和受电弓Ⅱ区总减阻可达49.6%。与没有导流罩的原始模型相比,受电弓区域的空气流动更顺畅,堵塞效应更小。但是,下游流速加快,冲击风挡区域,导致气动阻力增大。在受电弓Ⅰ区域或受电弓Ⅱ区域安装导流罩时,8节列车的总阻力分别降低了4.6%和1.8%,而在受电弓Ⅰ区域和受电弓Ⅱ区域同时安装导流罩时,列车的总阻力降低了6.3%。本文可为新一代高速列车的气动设计提供参考。