强侧风作用下棚车气动外形优化

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1、国防科技大学学报第28卷第2期JOURNALOFNATIONALUNIVERSITYOFDEFENSETECHNOLOGYVoI.28No.22006文章编号：1001-248（62006）02-0026-05强侧风作用下棚车气动外形优化!梁习锋1，熊小慧1，易仕和2（1.中南大学轨道交通安全教育部重点实验室，湖南长沙410075；2.国防科技大学航天与材料工程学院，湖南长沙410073）摘要：铁路通用车型中，强侧风作用下棚车的气动性能最差。利用二维定常不可压缩N-S方程、!!"两方程紊流模型，采用有限体积法对强侧风作用下棚车气动外形进行了优化

2、研究。结果表明，棚车车顶形状对强侧风作用下棚车气动性能有较大影响，圆弧型车顶的P65型棚车气动性优于“人”字型车顶P64型棚车；棚车侧壁和车顶圆弧采用圆弧过渡比直接连接的效果好，综合考虑棚车气动性能和有效容量两方面因素，建议车顶圆弧和过渡圆弧半径分别取2692mm和500mm。关键词：棚车；气动外形；优化研究；数值计算中图分类号：U270文献标识码：AOptimizationResearchonAerodynamicFigureoftheBoxCarunderCrosswindsLIANGXi-feng1，XIONGXiao-hui1，YISh

3、i-he2（1.KeyLaboratoryofTrafficSafetyonTrack，CentraISouthUniversity，Changsha410075，China；2.CoIIegeofAerospaceandMateriaIEngineering，NationaIUniv.ofDefenseTechnoIogy，Changsha410073，China）Abstract：Understrongcrosswinds，theaerodynamicperformanceofboxcaristheworstintheuniversaIve

4、hicIesusedintheraiIroad.Using2D，steadystateincompressibIeNavier-Stokeseguationandtwoeguationsk-!turbuIentmodeIfortheboxcarunderstrongcrosswinds，theoptimizationoftheaerodynamicfigurehasbeencarriedoutbyfinitevoIume.ResuItsobtainedshowthatthefigureofroofgreatIyaffectstheaerodyn

5、amicperformanceofboxcar.TheP65boxcarwitharchroofhasbetteraerodynamicperformancethantheP64boxcarwithsIoperoof.IftheroofarcandtheIateraIwaIIcouIdbeconnectedbytheroundfiIIet，theaerodynamicperformancewouIdbemuchbetter.Withaconsiderationofthetwofactorsofaerodynamicperformanceandt

6、heeffectivevoIume，itissuggestedthattheroofarcradiusshouIdbe2692mmandthefiIIetarcradiusbe500mm.Keywords：boxcar；aerodynamicfigure；optimizationresearch；numericaIanaIysis强侧风是影响列车运行安全的一个重要因素，在某些特殊的风环境，如特大桥梁、高架桥、路堤、丘陵及山区的风口地段以及导致侧向气动力与离心力叠加的曲线线路上，列车绕流流场明显改变，导致气动力显著增大，列车脱轨、翻车的可能性大大

7、增加。由侧向风所导致的列车事故在世界各国时有发生，大风给铁路运输安全、人民生命财产造成严重威胁。我国新疆地区曾发生大风吹翻列车13次、总计翻车79辆的风环境事故［1］，发生倾覆的列车大部分为空棚车。1控制方程、计算模型、计算区域、边界条件及网格划分1.1基本假设（1）列车是近地运行的庞大细长物体，因其细长，对列车横向气动性能进行研究时，转向架所占空间相对车体的总长来说比较小，可以不考虑它对车辆横向气动性能的影响，这样研究车辆在侧风作用下的气动性能时，可简化成二维问题处理，即取车辆横截面周围的流场来研究。!收稿日期：2005-10-30基金项目：

8、铁道部科技发展计划项目（2003J019）作者简介：梁习锋（1963—），男，教授，硕士。梁习锋，等：强侧风作用下棚车气动外形优化27（2）严格来讲，