蘭新客運專線是連接甘肅、青海、新疆等高海拔地區(qū)的最重要的高速鐵路,其中新疆地區(qū)是目前世界上最嚴(yán)重的風(fēng)沙自然災(zāi)害地區(qū)之一,這一地區(qū)常年大風(fēng),在這種環(huán)境下高速運行的列車氣動性能急劇變化,加上其他因素的耦合,造成許多的列車脫軌以及停運事故。高速列車在這種高海拔、強(qiáng)風(fēng)沙地區(qū)運營,除了克服晝夜極大溫差、強(qiáng)紫外線照射等,其氣動性能變化對列車的影響尤為重要,其中橫風(fēng)能極大程度改變高速列車的氣動性能。因此,本文基于Fluent軟件應(yīng)用數(shù)值模擬方法,對比分析在有無風(fēng)沙時高速列車橫風(fēng)作用下的氣動性能,對于提升我國高速列車在風(fēng)沙環(huán)境下的安全運營有重要的借鑒意義。本文首先基于蘭新線運營現(xiàn)狀,選定模擬所用高速列車為CRH2G型動車組列車,建立頭車、中間車和尾車的3車編組高速列車二維簡化模型、分別從橫向（y-z方向）和縱向（x-z方向）設(shè)定高速列車周圍流場計算域,并對計算區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格劃分。其次建立風(fēng)沙兩相流模型,使用自定義函數(shù)對橫向風(fēng)沙濃度進(jìn)行設(shè)置、確定高速列車外流場的邊界條件,并選擇合適的求解算法。然后進(jìn)行數(shù)值模擬,橫向時,在橫向凈風(fēng)和橫向風(fēng)沙工況下進(jìn)行數(shù)值模擬,對不同速度橫風(fēng)下高速列車表面壓強(qiáng)分布、周圍速度矢... 

【文章頁數(shù)】：60 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題研究意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 風(fēng)沙流的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 橫風(fēng)對列車影響的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 計算流體力學(xué)簡介
        1.3.1 流體模擬方法簡介
        1.3.2 多項流模型
        1.3.3 歐拉雙流體模型
    1.4 研究內(nèi)容及方法
        1.4.1 課題的研究內(nèi)容
        1.4.2 課題的研究方法
2 高速列車模型及參數(shù)設(shè)置
    2.1 高速列車模型及簡化
        2.1.1 高速列車模型
        2.1.2 模型簡化
    2.2 計算域及網(wǎng)格劃分
    2.3 沙相參數(shù)設(shè)置
    2.4 邊界條件和求解算法
    2.5 本章小結(jié)
3 橫向風(fēng)速不同的高速列車在兩種工況下的氣動性能
    3.1 橫向凈風(fēng)工況下的氣動性能
        3.1.1 橫向凈風(fēng)下的邊界條件
        3.1.2 高速列車截面表面壓強(qiáng)分布
        3.1.3 高速列車截面周圍速度分布
    3.2 橫向風(fēng)沙工況下的氣動性能
        3.2.1 橫向風(fēng)沙下的邊界條件
        3.2.2 高速列車截面表面壓強(qiáng)分布
        3.2.3 高速列車截面周圍速度分布
    3.3 不同工況下氣動性能對比
        3.3.1 表面壓強(qiáng)與速度對比分析
        3.3.2 阻力與升力對比分析
        3.3.3 傾覆力矩的對比分析
    3.4 本章小結(jié)
4 運行速度不同的高速列車在兩種工況下的氣動性能
    4.1 高速列車在凈風(fēng)工況下的氣動性能
        4.1.1 凈風(fēng)下的邊界條件
        4.1.2 高速列車表面壓強(qiáng)分布
        4.1.3 高速列車周圍速度分布
    4.2 高速列車在風(fēng)沙工況下的氣動性能
        4.2.1 風(fēng)沙下的邊界條件
        4.2.2 高速列車表面壓力分布
        4.2.3 高速列車周圍速度分布
    4.3 不同工況下氣動性能對比
        4.3.1 表面壓力與速度對比分析
        4.3.2 阻力與升力對比分析
        4.3.3 俯仰力矩的對比分析
    4.4 本章小結(jié)
結(jié)論
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄
攻讀學(xué)位期間的研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]強(qiáng)橫風(fēng)與軌道不平順耦合作用對高速列車運行安全性影響分析[J]. 張茉顏,肖宏.  鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計. 2018(12)
[2]戈壁鐵路擋風(fēng)墻背風(fēng)側(cè)流場特征與積沙形態(tài)研究[J]. 李曉軍,馬學(xué)寧.  高速鐵路技術(shù). 2017(01)
[3]擋風(fēng)墻結(jié)構(gòu)對高速列車氣動性能的影響[J]. 何德華,陳厚嫦,于衛(wèi)東,曾宇清.  鐵道機(jī)車車輛. 2016(05)
[4]風(fēng)沙流及建筑物風(fēng)沙荷載的研究進(jìn)展與展望[J]. 黃斌,李正農(nóng),叢順,周利芬,陳策,回憶.  自然災(zāi)害學(xué)報. 2016(05)
[5]沙塵暴環(huán)境對高速鐵路擋風(fēng)墻設(shè)置的影響[J]. 牛波,杜禮明.  鐵道科學(xué)與工程學(xué)報. 2016(08)
[6]鐵路沿線地表條件與風(fēng)沙流場的互饋規(guī)律研究[J]. 辛國偉,程建軍,王連,智凌巖,辛林桂.  鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計. 2016(09)
[7]風(fēng)沙環(huán)境下高速列車氣動性能研究[J]. 宋琛,張繼業(yè),劉楠.  機(jī)械. 2016(06)
[8]風(fēng)沙流對戈壁地區(qū)擋風(fēng)墻響應(yīng)規(guī)律的數(shù)值模擬分析[J]. 李曉軍,蔣富強(qiáng).  鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計. 2016(03)
[9]穩(wěn)態(tài)風(fēng)沙流中沙粒體積濃度的模型分析[J]. 趙國丹,亢力強(qiáng),鄒學(xué)勇,張春來,程宏.  中國沙漠. 2015(05)
[10]蘭新鐵路第二雙線穿越大風(fēng)區(qū)綜合選線研究[J]. 張?zhí)t.  鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計. 2015(07)

博士論文
[1]橫風(fēng)作用下的高速列車氣動特性及運行安全性研究[D]. 郗艷紅.北京交通大學(xué) 2012

碩士論文
[1]強(qiáng)風(fēng)沙環(huán)境下高速列車的空氣動力學(xué)研究[D]. 楚德見.新疆大學(xué) 2019
[2]機(jī)械沙障阻沙固沙機(jī)理的數(shù)值模擬研究[D]. 徐彬.蘭州大學(xué) 2018
[3]基于隨機(jī)力模型的風(fēng)沙流數(shù)值模擬[D]. 張海霞.蘭州大學(xué) 2018
[4]強(qiáng)橫風(fēng)環(huán)境下高速鐵路風(fēng)速測點合理位置研究[D]. 丁嘉杰.西南交通大學(xué) 2017
[5]基于Fluent的風(fēng)沙流數(shù)值模擬及防風(fēng)擋沙墻參數(shù)優(yōu)化[D]. 杜云鄉(xiāng).北京交通大學(xué) 2016
[6]風(fēng)沙環(huán)境下動車組氣動特性研究[D]. 李佳俊.大連交通大學(xué) 2016
[7]集二鐵路沙漠區(qū)防風(fēng)固沙措施防護(hù)效果研究[D]. 許錢通.北京交通大學(xué) 2015
[8]風(fēng)沙流的雙流體模型參數(shù)及輸沙量分布特征研究[D]. 王康龍.蘭州大學(xué) 2014
[9]基于OpenFOAM的高速列車多相流計算模型的開發(fā)和應(yīng)用[D]. 崔陽陽.浙江大學(xué) 2012
[10]蘭新鐵路風(fēng)沙流特征及防風(fēng)擋沙墻優(yōu)化研究[D]. 張軍平.中國鐵道科學(xué)研究院 2011



本文編號：3649220