大风下风向角对高速列车空气动力性能的影响

摘要

本文通过计算流体力学方法，对大风合成风向角从0°到90°变化下的高速列车空气动力性能进行了研究。首先，通过数值计算得到了三节联挂高速列车的头车、中间车及尾车所受侧向力系数、升力系数、侧翻力矩系数随风向角的变化曲线，计算结果表明，在大风下高速列车头车所受侧翻力及力矩最大，并且对于头车当合成风向角为60°附近情况下，其侧向力系数及侧翻力矩系数达到最大值，而中间车和尾车则当横风角为90°情况下达最大值。其次，通过进一步分析，得到头车车体各部分对于侧翻力矩的贡献情况，以及风向角对于各部分贡献情况的影响。最后，通过流线显示得到了不同风向角情况下列车周围的流场结构特征。研究结果表明，大风风向角对于高速列车的空气动力性能具有很大影响，同时这种影响具有规律性。本研究旨在为提高高速列车在大风环境下的行驶安全性提供参考依据。