高速列车气动阻力分布特性研究

针对由8辆车组成的CRH3型动车组的实际外形,生成约1.6亿个计算网格,采用大规模并行计算,模拟单列高速列车在明线轨道上以350km/h速度运行时的气流流场,并对列车各组成部分的气动阻力特性进行统计和归类,给出各部件气动阻力对列车总气动阻力的贡献,为高速列车局部减阻优化设计提供参考。

第 3 4卷第 7期 2 01 2年 7月

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文章编号：1 0— 3 0 2 1 ) 7 0 1— 6 0 18 6 ( 0 2 0— 0 8 0

高速列车气动阻力分布特性研究姚拴宝，郭迪龙，杨国伟，李明高 ( .中国科学院力学研究所，京 10 9;2 1北 0 1 0 .中国北车唐山轨道客车责任有限公司产品研发中心，北唐山河 030) 60 0

摘

要：对由 8车组成的 C针辆 RH3动车组的实际外形，成约 1 6个计算网格，用大规模并行计算，型生 .亿采模

拟单列高速列车在明线轨道上以 3 0k h速度运行时的气流流场，对列车各组成部分的气动阻力特性进行 5 m/并

统计和归类，出各部件气动阻力对列车总气动阻力的贡献，高速列车局部减阻优化设计提供参考。给为 关键词：高速列车；杂外形；动阻力；值模拟复气数中图分类号：U2 8 3文献标志码：A d i1 . 9 9 j is . 0 18 6 . 0 2 0 . 0 o:0 3 6/.sn 1 0— 3 0 2 1 . 7 0 3

Dit i u i n o i h s e d Tr i r d na i a s r b to f H g。 p e a n Ae o y m c Dr gYAO h a— a, GUO—o g, YA NG Gu— i, L i g g o S u nb o Di n l o we IM n— a ( . I tt t fM e h nis Ch n s a e fS in e,Bej g 1 0 9 1 nsiu eo c a c, i e eAcd my o ce c s in 0 1 0,Chn i ia;2 P o uc s a c n v l me nt r . r d tRe e r h a d De eop ntCe e,Ta g ha i y Ve il .,Lt n s n Ra l wa h c e Co d,Ta g h n 06 0 0,Ch na n sa 30 i )

Ab t a t s r c:Fo h e l o f u a i n o rt e r a c n i r to f g CRH 3wih t e h a+ sx c r i g s+ t i t a n c m b n t n

r n i g a t h e d i a ra e al r i o ia i u nn t o

3 0 k h i h p n ar h lw il s ma sv l a all i ltd wi 6 l o f c mp t t n l 5 m/ n t e o e i,t e fo f d wa siey p r l~ mua e t 1 0 mi in o o u ai a e es h l og is rd .Th e o y a i d a f a i u o e a r d n m c r g o r s c mp n n swa a c l t d a d t e c mp n n r g c n rb to o t e v o o e t s c lu a e n h o o e td a o t i u i n t ht t lt a n d a a n l z d. T he r s t r e p ult o a r g r d e ptm ia i n. o a r i r g w s a a y e e ulsa e h l f o l c ld a— e uc d o i z to K e r s:hi— pe d t a n; c y wo d gh s e r i om pl x s p e ha e;a r dy m i r g;nu e ia i u a i e o na c d a m rc lsm l ton

列车贴近地面运行，径比远大于其他交通工具，长 其运行速度也已达到 3 0k h以上， 0 m/空气阻力分布特性与汽车、车或飞机相比更为复杂 _。列车的卡】 空气阻力特性关系到列车的提速和列车的节能环保能力，高速列车空气动力特性研究中的重要部分。对是

总阻力的 4;部长度稍大于 5m的流线型动车 O头 组，当其速度为 3 0k h时，气阻力可以达到总阻 0 m/空力的 8; 5头部长度在 1左右且流线型程度非常 0m

高的动车组，当其速度为 3 0k h时， 0 m/空气阻力占总阻力的 7 _。由此可见， 5 6]高速列车气动阻力分布的研究对有效进行气动减阻起着至关重要的作用。本文将以此为出发点，重探讨列车及其各主要部件的气着动阻力分布特性，为高速列车的减阻设计提供参考。 由于列车的头车、中间车、车以及在空调整流尾

于列车阻力的研究，一直以来人们都沿用 1 2 9 6年发表的 D vs式口及后来的修

正形式。这些公式的统一 ai公]形式为R— A+ (+ B2 + C B1 ) V。

式中：为列车运动总阻力； R V为列车相对于静止空气的速度；为滚动机械阻力； 其他机械阻力，括 A B为包传递损耗和制动阻力；为空气动量阻力；式的最 B。公1

罩、电弓、厢连接处、向架等部位的气动阻力不受车转同，因此通过对列车各部分气动阻力的分解，可为找到减阻途径提供帮助，以达到降低列车总气动阻力、少减

后一项为列车所受的外部气动阻力，系数 c

,

能耗、高列车运行速度的目的。目前国内外文提献I u妇大都是针对由 3辆车组成的简化外形的动 1。

其中：为空气密度， l D s为列车的迎风面积，。阻力 C为系数。 当传统列车速度为 1 0k h时， 2 m/空气阻力约占收稿日期：2 1 - 4 2;回日期：2 1 8 0 0 10— 1修 0 10— 5基金项目：国家科技支撑计划 ( 0 9 AG1 A0 ) 20B 2 0

车组 (即不考虑空调装置、电弓、受车厢连接处、向架转等 )行的列车空气动力特性研究。高速列车作为一进种大长径比交通工具在地面高速运行时，长度及主其要组成部件对列车的气动阻力有很大影响，短编组对简化外形进行研究，难得到满足工程要求精度的阻很力分布情况。为此，文以 C本 RH3型动车组为样板，

作者简介：姚拴宝 (9 6 ) 18,男，河南濮阳人，硕士研究生。E- i: s a 5 6 1 3 o mal y b o 6@ 6 .c r n