高速列车风挡气动特性及气动疲劳强度地研究

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1、原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：鱼1骛日期：生垒．年卫月上日学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论

2、文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。作者签名：掉导师签名邋日期：卫年业月￡日摘要风挡作为高速列车车端连接的重要部件，是车端四大连接技术之一，其外形结构的合理性对列车运行的气动性能、能耗及旅客的乘坐舒适性有较大的影响。本文以列车空气动力学原理为基础，采用三维、不可压、涡粘湍流模型的数值模拟方法，以三车编组的CRH2型动车组为主体模型，系统地研究了列车车端采用4种不同外风挡结构连接时，单

3、列车在明线上运行、横风中运行时列车的空气阻力与流场特性；研究了不同风挡结构对设置在车端的新风口的影响问题；综合运用高速列车交会计算中的气动载荷和疲劳寿命分析等固体力学计算方法，对动车组中下部风挡处出现裂纹现象产生的原因进行了初步分析与验证。通过研究得到高速列车采用不同外风挡时运行空气阻力的关系，解决了在实际运用中遇到的气动效应影响的新问题，对不同风挡在高速列车设计中的运用、以及今后如何采取措施解决以上具体问题提供了技术指导。本文主要得到以下结论：①高速列车车端设不同外风挡连接结构对其运行阻力影响较大；②对于列车将新风

4、口布置在车端的情况，不同风挡结构对车端新风口处流场影响较大，本文研究的半封闭式外风挡方案3最有利于新风口的进风，且可以保证车内新风质量。③针对动车组在实际运行过程中，与车端侧墙固结的橡胶外风挡下部处出现裂纹现象，经过疲劳寿命预测与分析，初步证明动车组交会所产生的气动载荷是该现象产生的原因之一。关键词高速列车，风挡，气动阻力，新风口，疲劳寿命ABSTRACTAsanimportantconnectionpartofEMUcarend，windshieldisoneofthefourconnectingtechnolog

5、ies，whoseshapestructurehasgreatinfluenceontheaerodynamicperformanceandenergyconsumptionaswellasthepassengercomfortwhenEMUcarisrunning．Basedonthetrainaerodynamicsprinciple，usingmethodofthree—dimensionalnumericalsimulation，anduncompressibleandeddyviscosityturbule

6、ncemodel，thisthesisusedthreecars(CRH2)asmodelandsystematicallystudiedtheairresistanceandflowfieldcharacteristicswhennmningintheopenairandincrosswindwhensettingthefourdifferentouterwindshieldstructureincarend．Andthispaperstudiedtheinfluenceofdifferentwindshields

7、tructuresonthesettingofairportinCarend，comprehensivelyusingtheaerodynamicloadobtainedfromthetrainunitintersectioncalculationandfatiguelifeanalysistopreliminaryanalysisthereasonofcrackphenomenonofthemid—lowerpartsofEMU’Swindshield．Throughtheresearchtheinfluenceo

8、nairresistanceofdifferentwindshieldsisobtained．Besides，thenewproblemswhicheffectedbypneumaticeffectsinpracticalapplicationissolved，whichcouldprovidetechnicalguidanceinthedes