浅析应用lbm方法对列车空气动力制动的数值研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com19墨^}研究与开发、’0L19N0．6RESEAR(It：xN1)I1E、10l】I、r支=细：1005—8451(2010)06·001l-o4应用LBM方法对列车空气动力制动的数值研究武频·，王洋，方攸同，晏子峰，张武(1．上海大学计算机工程与科学学院，上海200072；2．浙江大学电气工程学院，杭州310027；3．卡斯柯信号有限公司，上海200070)摘婴：本文应用LBM(LatticeBoltzmannMethod)数值计算方法对列车空气动力制动在不同速度下风翼提供的制动力和在相同列车速度下风翼

2、的形状选择、位置安装以及不同安装数量等情况进行了研究、计算和分析。计算结果为工程设计人员提供了有力的参考依据。父键}

3、i_I：列车；空气动力制动；LBM方法；数值计算·I·lJ剞分类：TP391文献标识：AResearchonmumericalsimulationLBMtotrainaerodynamicbrakeWUPinl，Ⅵ，ANGYangFANGYou．tongYANZifeng．ZHANGWu(1．SchoolofComputerEngineeringandScience，ShanghaiUniversity,Shanghai200

4、072，China；2．CollegeofElectricalEngineering，ZhejiangUniversity，Hangzhou310027，China；3．CASCOSignalLimitedCompany，Shanghai200070，China)Abstract：Thispaperpresentedthecomputesimulationresultsoftheaerodynamicbrake．Itmainlyresearchedandanalyzednotonlythebrakeforceprovidedbythedamp

5、ingvanesonthetrainatdifferentspeeds，butalsothedampingvanes’shapeselection，thedampingvanes’installationposition，anditwasinstallationquantityatthesanletrainspeedbyusingLBM(LatticeBoltzrnannMethod)numericalcalculatingmethod．nlecalculationresultprovidedengineeringdesignerwithpo

6、werfulreferences．Keywords：train；aerodynamicbrake；LBM；numericalsimulation当列车速度从300km／h提高到350km／h时，用等特点。空气动力阻力与速度平方成正比，特别列车动能增加40％以上，制动需要消耗的能量也在快速时这一系统具有优良性能【。相应增加4O％以上。对运行速度350km／h及以上LatticeBoltzmannMeathod(简称LBM)是的列车，其黏着系数随列车速度的增加而下降。此2O世纪80年代末发展起来的一种新兴的数值模拟外，随着速度的提高，采用盘形制动

7、的列车，其制方法。与传统模拟方法不同，该方法在宏观上是离动盘的温升与热应力等也面临着严峻的考验【¨。散方法，微观上是连续方法，因而被称为介观模拟针对这种情况，欧洲和日本等国现在对350km／h方法【4】。如今，几乎世界上所有重大汽车制造业都及以上的列车采用非黏着制动作为紧急情况下的转向采用LBM方法来优化新车型的气动性能。由制动方式。其中，日本新干线和超导磁浮列车采用于列车的速度可与飞机相比，空气动力对其运行空气动力制动(简称气动力制动)，且这种非黏着关系重大。本文直接采用LBM方法对带空气制动制动方式已取得了成功的经验，如日本带空气动的列车

8、空气动力进行数值模拟和分析。力制动装置的Fastech360Z型列车[2]。空气动力制动与轮盘制动和闸瓦制动不同，它不借助机械1列午气动力制动数值汁算摩擦产生制动力，而用车顶展开的风阻翼片增加列车的气动力阻力来产生制动力。该装置既无磨1．1网格耗件，又无摩擦热，因而具有高可靠性、低维修费本文计算的8节长度的列车的计算网格是由软件ANSYSICEMCFD生成的笛卡尔网格，网收稿日期：2009-11-06格数量约2200多万。基金项目：中国自然科学基金项目(编号：50877070)，上海市重点学科建设项目(编号：J50103)1．2LBM数值计算

9、方法作者简介：武频，副教授。王洋，助教。LBM方法是基于分子碰撞的介观模型，学兔兔www.xuetutu.com研究与开发；_一一：}¨”㈡r⋯¨rH_《t‘【墨鸳