兰新铁路列车横风稳定性3D数值风洞研究.pdfVIP

第七届(2006)±雷风I程和工业空气动力学学术会议论文

兰新铁路列车横风稳定性3D数值风洞研究’

马存明李佳圣廖海黎

(西南空通大学风工程试验研究中心．成都．610031)

一叠：车文以兰靳线改造1捏为研究背景利用教值风洞技术．对兰新铁路多风地段的防风方搴——在上风侧加强挡风墙

时列车行驶过控中在倒向风的作用下所受到的气动力进行了计算．井与无措风墙时避行了对比．研究裹明，挡风墙的设

立．可以起到良好的挡风敛果．与来加设挡风墙丰Illt．列车所受到的横向．t动力大大壤小．怛车遗对气动力的影响井不

郫显．根据计算得到的气动力敲据．肘，U车在这一路段的}I车安全利用车辆动力掌进行丁韧步的评估．出于挡风墙窿好

的挡风散果．使，B车行驶过程中的倾疆和脱轨幡界风速拇到了报大的提高，从而证畴在加设抽风墙后列车提速后的安全

可U得到保障．

美t调t敷值风羁．横风．挡风墙．稳定性．兰新铁路

0引言

目前对列车风荷载的研究主要有风橱试验和计算风工程两种方法．后者又称数值风渭，是因为实际

工程中所遇到的钝体绕漉问熙往往是无限区域的．用有限元法对无限域的求解还存在着一定的困难．好

在重点关心的是结构本身和周围介质对结掏的影响．至于较远处流体对结构的影响可以用类似于风洞试

验的方法，对计算边界做一些简化处理，用计算机米模拟风洞试验．与传统的风渭试验相比，教值风洞

具有模拟真实风环境的能力，可以构造与建筑尺寸相当的计算模型，可以按照实际风环境进行仿真和模

拟，避免了风洞试验中模拟列车行驶速度的困难和只能进行缩尺试验的不足-目前在土术工程领域已经

得到了广泛的应用。

5公里．地势北高南低．叩通常所谓时百里风区”，其北面避

兰新铁路柳树泉至小草湖段全长150

对天山东部的七角井堙口，最高风速可达每秒“米．是12级凤底限值的近两倍．兰新铁路自通车30

多年采大风曾给铁路安全运输造成严重威胁和重大经济捐失。据统计．欢翻列车13起．吹霸车辆，9辆．

经济损失4200多万元．此外．大风使路基遗成严重风蚀变形，对蓬布车造成根大破坏．甚至拉生人员伤亡·

在我固西部大开发又对兰新铁路提速改造提dj了迫切{；|}求，客车的运行速度拟提高到160knl，li·井预留

行车时速220公里的标准设计．货车100km／h

以t．遮就使得到车在侧风作用下的稳定问腭—■————一

变樗更为重要。在大风危害最严重的路段修建

3米高的挡风墙；选择大半径曲线．最小曲线

半径不小于2200米．以提高列车的抗风能力

和运行速度。本文对客车和货车在提速后有无

田1挡风墙结构

挡风墙情况下的抗风安全性进行了研究．

1列车空气动力的数值计算

I1基本假设

1)列车所受横向风可以是横向连续风，阵风或弯道行驶时引起的横向气流分量·严格来讲横向风

对磁浮到车的作用是与时间有关的。但是．研究列车的横风稳定性一般只关心列车所受最大横

向力和侧翻力矩．因此可取横风最大值对列车横藏面流场作定常分析；

羹金资助国寡自然科学基盘

第七届(2006)全国风工程和工业空气动力学学术会议论文

2)列车高速度运行时，若取车宽B作为特征长度，则列车外部流场雷诺数Re106，流场处于紊流状

态。本文的计算采用k—e两方程紊流模型模拟这一紊态流场；

3)列车所受横向风速按不可压缩流处理；一

4)由于将列车分为头车，中车和尾车来代表整个列车，在气动力计算过程中，列车以均匀速度直

线行驶。r。

1．2数学模型

定常不可压缩的气体的运动可以用下列方程描述：

连续方程

里+疥归旷；0

’

魂

动量守恒方程

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