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第十届全国计算流体力学会议论文集
高速列车气动力数值计算研究
王开春 朱国林 金钢
中国空气动力学研究与发展中心.四』|I绵阿]621000
摘要牟立介绍,求解低速NS方程的计算方法:开展了速度变化对高速列车阻力特性的影响研究,计
算结果表明,鼬着速度的增加,列车阻力系数略有增加.但单位面积所受的气动阻力与速度呈平方关系增加;
开展,尺度效麻对列车的气动力影响研究,计算表明.太托度模型的梦Ⅱ车阻力比小模型的阻力大:开展了动
地面效应对气动力的影响研究,计算结果表明,动地面使列车阻力增加.
0 引言
随着列车速度的提高,列车的空气动力学问题就显得越来越突出和重要。铁道部把高速
剐下空气动力研究别为“九无”计划,数值计算研究就是其中的一项子课题。我们受长沙铁
道学院高速中心的委托,井与他1『j共同台作,专门钟聍高速这一特殊外形的气动问题研制了
eF—Stokes方科。高逑虬下
一套计舜软fi.即H{有限体积方法求解低速二维雷诺平均的Nayi
气动力沪掉构主要难点: 一是博阻,它在总阻力中所,II此例较人:一是尾乍压力分布较难算
准。它”J都涉及剑湍流lq题。众所周知.湍流问韪是流体力学中尚未解决的难题。目前湍流
模型的主要不足表现庄摩阻算不准,逆压梯度乐力预报效果差。本文在湍流计算中采用权方
释模型及其新的政进方案.来满足[程精度的要求。井开展了一些气动力特性研究.以便弥
补实验方面的不足。
1 控制方程
不可压二维雷诺平均的N-S方程的一般形式为:
警砌咿咖一‘ grady)=q。 (1_1)
也续膏利: 妒=I, L=0q。=0 :1 2)
x方向动鼙方释:v=“, ‘=p蚶 钆一 “.31
圹一7驴x协(p彬豢)十出V【p彬i’
y,z方向有类似表示。
标准模剐中湍动能方程:If,卸, ‘=等, 乱-Gt—p£ (14)
标准模型中湍流耗散率方程:
79—
(15)
y=£,‘=百,t/ay,如5昙(c,q-C2胆)
2数值方法
2.1方程的禹散
采用有限体积方法对具有原始变量的基本方程进行离散,具体离散形式如卜:
a).时间项的离散:
』(警肌牮·oV 她t)
b).连续方程的离散:
,。一,。+,.一,,+,r一,^=0 (22)
其中:,。=^。=p吒话.E是通过e单元面的速度火域,影的绝对值是沿{方向e
单元面的面积。』。,』。等有类似的表边式。
c).动餐方程的离散:
·对流项:
fⅣ,讲V(‘,gradlf,)dv±(∑y。’c)(2-3)
·扩散项:
一』㈣d扣‘‘‘g删V’咖。一IⅣ),ogmd咿‘嬲
(2.4)
±一(∑‘‘grad妒。S。),
·源项中压力的离散:
k詈加(妾栅), (25)
=【(只一圪)-彰+(只一PT)·亏?+(e一
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