真空管道高速列车气动特性分析

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1、学兔兔www.xuetutu.com第49卷第22期机械工程学报V_01．49NO．2220l3年11月JOURNALOFMECHANICALENGINEERINGNOV．2O13DoI：1O．3901／ⅥE．2013．22．137真空管道高速列车气动特性分析木刘加利张继业张卫华(西南交通大学牵引动力国家重点实验室成都610031)摘要：为研究低压环境下真空管道高速列车的气动特性，建立低压环境下真空管道高速列车空气动力学计算的流体模型、数学模型和数值模型，研究管道压力(1．01×10～1．01×104Pa

2、)、阻塞比(0．2～0．7)和列车速度(6001000km／h)对真空管道高速列车的阻力系数、气动阻力和气动热效应的影响。计算结果表明，在低压(1．01×10～1．01×10Va)环境下，真空管道中的空气流动可以采用连续介质模型描述，真空管道高速列车的绕流流场采用三维可压缩Navier-Stokes方程描述。高速列车的摩擦阻力系数远小于压差阻力系数，压差阻力系数和气动阻力系数基本上与管道压力和列车速度无关，而主要依赖于阻塞比。高速列车的气动阻力与管道压力近似呈线性关系，与列车速度近似成平方关系，且随着阻塞

3、比的增加而增大。列车表面的最大温度基本上与管道压力无关，而主要由列车速度和阻塞比决定。关键词：真空管道高速列车管道压力阻塞比气动阻力中图分类号：0354AnalysisofAerodynamicCharacteristicsofHigh·speedTrainsintheEvacuatedTubeLIUJialiZHANGJiyeZHANGWeihua(TractionPowerStateKeyLaboratory,SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu610031)Abst

4、ract：Inordertostudytheaerodynamiccharacteristicsofhigh-speedtrainsintheevacuatedtubeinthelow-pressureenvironment，thefluidmodel，mathematicalmodelandnumericalmodelofaerodynamiccomputationofhigh-speedtrainsintheevacuatedtubeinthelow-pressureenvironmentareest

5、ablished．Theefectofinternaltubepressure(1．O1×101．01×10Pa)．blockageratio(O．2—0．7)andtrainspeed(600—1000knVh)onthedragcoeficient，aerodynamicdragforceandaerothermalefectarestudied．Thecomputationalresultsshowthatinthelower-pressure(1．01×101．01×104Pa)environme

6、nt．theairflowintheevacuatedtubeCanbedescribedbycontinuummode1．Theflowfieldofhigh-speedtrainsintheevacuatedtubeCanbedescribedby3DcompressibleNavier-Stokesequation．Thefrictiondragcoeficientofhigh-speedtrainsisfarsmallerthanthepressuredragcoeficient．Thepress

7、uredragcoeficientandaerodynamicdragcoeficientisbasicallynothingtodowiththeinternaltubepressureandtrainspeed．butmai~ydependsontheblockageratio．Theaerodynamicdragforceofhigh—speedtrainsisalmostlinearwiththetubepressure，andalmostsquarewiththeWainspeed，andals

8、oincreaseswiththeincreaseofblockageratio．Themaximumtemperatureonthesurfaceofhigh-speedtrainsisessentiallyindependentoftheinternaltubepressure，andmainlydependsonthetrainspeedandblockageratio．Keywords：EvacuatedtubeHig