基于CFD的高速列车空气动力制动风翼板型研究

摘要

采用流体仿真分析软件FLUENT研究了6种制动风翼板型的流场结构和气动力特性,对比分析了各种制动风翼板型迎风面风压分布、制动阻力以及对列车运行稳定性影响较大的侧向力和升力.采用三维雷诺平均N-S方程(RANS),结合k-ε湍流模型,用有限体积法将控制方程离散求解,用SIMPLE法耦合压力-速度场进行数值求解.结果表明:在各种板型迎风面投影面积相同的情况下,凸板和车顶随形板型迎风面压力分布要比凹板好,凹板在尖角处出现压力突变和应力集中现象,因而凸板和车顶随形板型受力性能更好;凹板制动阻力大小稍大于平板,平板可提供的制动阻力稍大于凸板和车顶随形板,但整体上各种板型制动阻力变化幅值均较小;车顶随形板型侧向力大小相比其他板型很小,所以对列车运行稳定性影响最小;各种板型在z轴方向产生的升力相差不大,数值大小分布在600～800 N之间.最后得出车顶随形板型的综合制动性能相对更好.