日本列车空气动力学动模型试验方法进展.pdfVIP

2011 NO.19 科技资讯 SCIENCE TECHNOLOGY INFORMATION 高 新 技 术 日本列车空气动力学动模型试验方法进展 1 2 吴雪峰 张健 (1.中南大学轨道交通安全教育部重点实验室; 2.中南大学交通运输工程学院 长沙 410075) 摘 要:日本作为高速铁路发展飞快的国家,对列车空气动力学方面的研究一直处于前列。研究列车空气动力效应的方法多种多样,动模 型试验以其方便、经济、不受环境影响等优点备受亲睐。本文对日本较新的三种列车空气动力学动模型装置进行了概括,重点归纳了其 试验方法,最后总结出它们的特点和应用方向。 关键词:日本 动模型 试验方法 特点 应用 中图分类号:U270.14 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)07(a)-0003-02 随着列车速度的不断提高,列车与地 出去,最高试验速度可达450km/h。 进入隧道时,不考虑地面效应影响下隧道 面、列车与隧道及周围环境的相互作用十 1.3试验方法 壁面附近压缩波梯度明显比考虑地面效应 [2] 分剧烈,列车空气动力学方面的问题日益 在摩擦发射式动模型试验装置中隧道 影响时大 。试验结果对于研究隧道出口微 突出。日本作为一个高速铁路发展大国,一 和列车被模拟成2个大小不同的圆柱形,其横 气压波具有重要指导意义。 直都非常重视列车空气动力效应问题。研 截面积阻塞比等于实际列车和隧道横截面 究列车空气动力效应的方法有风洞试验, 积阻塞比。列车模型下部没有轨道,圆柱形 2 压缩空气发射式列车动模型试验装置 实车试验,数值模拟和动模型试验,而列车 列车模型沿穿过其中心轴线的钢丝绳运行。 2.1试验装置总体布置 动模型试验以其方便、经济、不受环境影响 在以前的试验装置中,导向钢丝绳与 试验装置包括三个部分:发射系统,测 等优点备受亲睐。过去的动模型试验装置 隧道中心轴线重合,只能模拟列车进出单 试部分,制动管道,如图3所示。 如浅水槽试验,速度较低,误差影响大,研 线隧道的情况,而且没有考虑地面效应对 发射系统由空气罐和加速管道组成, 究内容单一,已很难满足当前试验要求。本 流场带来的影响。 利用压缩空气产生的压力来对列车模型进 文将介绍日本三种较新的动模型试验装 为了模拟列车进出双线隧道,该装置 行加速。从加速管道出来,列车模型无动力 置,它们在原有的基础上有了很大的改进。 使列车的中心轴线偏离隧道中心轴线,且 滑行通过35m长的测试段,最后进入制动管 考虑用镜像方法来模拟地面效应的影响, 道,利用空气阻力使模型逐渐停止。 1 摩擦发射式动模型试验装置 原理示意如图2所示。现实中单线隧道和双 2.2试验方法 1.1动模型试验流场相似理论 线隧道的面积阻塞比是不等的,而由于动 列车进入隧道时,车身周围的气流会 模拟列车通过隧道时隧道内气体流动 模型试验的隧道模型大小是固定不变的, 与隧道结构发生相互作用,产生隧道压力 状况,最重要的两个参数是马赫数和雷诺 在保证模型试验与实车试验阻塞比相同的 波,会对周围的环境造成重要影响。即使阻 [1] 情况下,必须改变列车模型的尺寸来满足 塞比相同,压力波幅值大小也取决于列车 数 。为了有效地模拟实车在线路上运行的 实际情况,使测试数据具有可比性和有用 要求,即使用不同的试验缩尺比。