基于壁面流动控制的高速列车粘性减阻研究

摘要

空气阻力是影响列车提速、乘客舒适度、环境噪声及能源消耗的关键因素，因此对结构化网格离散的三节车编组（头车+中间车+尾车）1∶20缩比列车模型，采用基于Detached-eddy Simulation的数值模拟方法，研究设置吸/吹气风挡的列车阻力特性，结论如下:
　　当三节车编组的列车的两处风挡设置为吸/吹气口，列车阻力发生显著变化。在相同的列车运行状态下，风挡处给定相同的速度大小，吸气风挡时列车阻力增加，吹气风挡时列车阻力减小，且吹气风挡对列车阻力的影响明显大于吸气风挡对列车阻力的影响。随着吸气速度逐级增至10m/s，整车的阻力增加7.3％。随着吹气速度由0增至10m/s，整车阻力减小幅度比较大，约20％，而当风挡吹气速度由10m/s变化到20m/s时，整车阻力基本恒定不变。
　　将相同速度(10m/s)的吸/吹气口仅设置在风挡Ⅰ或风挡Ⅱ处，列车阻力不同，将吸/吹气口设置在风挡Ⅰ处阻力变化大于将吸/吹气口设置在风挡Ⅱ处阻力变化。在同一列车两处风挡设置相同速度的混合吸/吹气口，吹气口在前吸气口在后的列车阻力减小略大于吸气口在前吹气口在后的列车阻力。
　　列车两处风挡同时设置为吹气口时减阻效果优于设置混合吸/吹气口风挡的列车，而混合吸/吹气口风挡的列车减阻效果优于列车任一处风挡设置吹气口。