跨座式單軌列車交會(huì)壓力波數(shù)值模擬與氣動(dòng)性能研究.pdf

1、跨座式單軌列車具有運(yùn)輸能力強(qiáng)、綜合效益好的特點(diǎn)，已逐漸成為城市公共交通的主要載運(yùn)工具。跨座式單軌列車通常運(yùn)作在離地較高的位置，空氣動(dòng)力特性對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)有著較大影響。特別是當(dāng)兩車交會(huì)時(shí)，氣流在沖擊壓力的擠壓下對(duì)車體產(chǎn)生瞬態(tài)沖擊，從而造成車體橫向、垂向震動(dòng)，進(jìn)而對(duì)跨座式單軌列車運(yùn)行的穩(wěn)定性、安全性構(gòu)成威脅，同時(shí)也降低了車廂內(nèi)乘客的乘坐舒適性。本文以重慶軌道2號(hào)線跨座式單軌列車為研究對(duì)象，對(duì)無(wú)風(fēng)環(huán)境下等速交會(huì)、不等速交會(huì)、靜止交會(huì)三種工況，5

2、°、10°、30°、90°側(cè)風(fēng)環(huán)境下等速交會(huì)四種工況，采用計(jì)算流體力學(xué)軟件ANSYS對(duì)列車交會(huì)外流場(chǎng)和氣動(dòng)特性進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算。具體研究?jī)?nèi)容包括:
　　(1)建立跨座式單軌列車交會(huì)有限元模型。在CATIA中建立跨座式單軌列車剛體模型，導(dǎo)入ICEM CFD軟件中，采用分區(qū)計(jì)算法對(duì)跨座式單軌列車剛體模型及其外流場(chǎng)進(jìn)行動(dòng)網(wǎng)格劃分，得到跨座式單軌列車交會(huì)有限元模型。
　　(2)跨座式單軌列車交會(huì)過(guò)程的壓力波分析。對(duì)上述七種工況，采用

3、數(shù)值模擬方法對(duì)列車的流場(chǎng)壓力波進(jìn)行分析。結(jié)果表明，在跨座式單軌列車交會(huì)過(guò)程中，交會(huì)流場(chǎng)壓力波特性和流場(chǎng)中固定測(cè)點(diǎn)隨兩列車縱向相對(duì)位置而改變。
　?、?無(wú)風(fēng)環(huán)境下等速交會(huì)，兩列車周圍壓力波呈反對(duì)稱性;無(wú)風(fēng)環(huán)境下不等速交會(huì)，低速車壓力波幅值低于高速車壓力波幅值，高速車對(duì)低速車影響更大，使得交會(huì)過(guò)程中的低速車安全性降低;無(wú)風(fēng)環(huán)境下靜止交會(huì)是不等速交會(huì)工況的特例，分析結(jié)果相似。
　?、?5°、10°、30°、90°側(cè)風(fēng)環(huán)境下等速交會(huì)

4、壓力云圖表明，迎風(fēng)側(cè)壓力波幅值高于背風(fēng)側(cè)壓力波幅值，其壓力波變化趨勢(shì)與無(wú)風(fēng)等速交會(huì)壓力波動(dòng)相似。
　　(3)跨座式單軌列車交會(huì)過(guò)程的氣動(dòng)性能研究。對(duì)上述七種工況，采用數(shù)值模擬方法對(duì)跨座式單軌列車交會(huì)時(shí)車體受到的氣動(dòng)作用力進(jìn)行研究。結(jié)果表明:跨座式單軌列車在交會(huì)時(shí)，氣動(dòng)作用力隨兩車縱向相對(duì)位置而變化。整個(gè)交會(huì)過(guò)程中，側(cè)向力不僅大小發(fā)生變化，方向也會(huì)時(shí)時(shí)改變，最終導(dǎo)致兩車車體由相互排斥的狀態(tài)逐步轉(zhuǎn)變?yōu)橄嗷ノ臓顟B(tài)。這種變化將使得跨座