高速列车气动力数值计算探究.pdfVIP

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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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