荊 野
(吉林鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院,吉林 吉林 132200)
高速列車(chē)的發(fā)展離不開(kāi)列車(chē)空氣動(dòng)力學(xué)的研究,決定了高速列車(chē)的外形尺寸。在計(jì)算時(shí),因?yàn)楦咚倭熊?chē)要過(guò)風(fēng)屏障、隧道、高架橋等會(huì)產(chǎn)生較大的瞬態(tài)壓力,這時(shí)高速列車(chē)周?chē)牧鲌?chǎng)變化就會(huì)特別復(fù)雜。遇到非定常,則需要考慮空氣的壓縮性,沿著列車(chē)長(zhǎng)度方向需要考慮附面層的影響。而在一個(gè)流場(chǎng)區(qū)域內(nèi)包括的列車(chē)在風(fēng)屏障內(nèi)運(yùn)行,需要模擬三維可壓縮非定常的數(shù)值計(jì)算方法[2]。
步驟如下:
首先建立點(diǎn),分別建立點(diǎn) (-48.2,-4.2,0)、(48.2,-4.2,0)、(-47.7,-4.7,0)、(47.7,-4.7,0)、(-47.7,-2.4,0)、(47.7,-2.4,0)、(-46.5,-1.6,0)、(46.5,-1.6,0)、(-44.8,-0.7,0)、(44.8,-0.7,0)、(-42,0,0)、(42,0,0)、(-41.6,0,0)、(41.6,0,0)。然后將所有的點(diǎn)用Create Straight Edge連成線,連成線之后將所建立的線根據(jù)需要用Create Face from Wireframe建成面。最后建立體,將剛生成的高架橋橫截面拉伸成體。得到高速列車(chē)模型的長(zhǎng)度分別為25.7m、25m和25.7m,車(chē)輛總長(zhǎng)為76.4m,簡(jiǎn)化對(duì)計(jì)算結(jié)果影響不大的原件,列車(chē)模型圖1所示,在高架橋上的高速列車(chē)如圖2所示。
圖1 列車(chē)模型
圖2 高速列車(chē)在高架橋上模型
利用流體動(dòng)力學(xué)軟件計(jì)算結(jié)果如圖3、圖4所示。
圖3 升力隨風(fēng)屏障開(kāi)孔率變化
圖4 橫向力力隨風(fēng)屏障開(kāi)孔率變化
由圖3可得,無(wú)風(fēng)屏障時(shí)列車(chē)的升力最大,最大值為400kN,并且隨著開(kāi)孔率的增加,升力線性變大。風(fēng)屏障沒(méi)有開(kāi)孔時(shí)升力最小為60kN,開(kāi)孔率30%,升力為180kN,橫向力明顯變大,開(kāi)孔率60%時(shí),升力最大為330kN,開(kāi)孔率增大一倍,升力卻增加83%。
由圖4可得,無(wú)風(fēng)屏障時(shí)列車(chē)的橫向力最大,最大值為1600mN,列車(chē)的橫向力隨著開(kāi)孔率的增加而增大。風(fēng)屏障沒(méi)有開(kāi)孔時(shí)橫向力最小為70mN,開(kāi)孔率30%,橫向力為600mN,橫向力明顯變大,開(kāi)孔率60%時(shí),橫向力最大為1000mN,開(kāi)孔率增大一倍,升力卻增加67%。