复兴号动车组车内压力波动关键因素耦合研究

作     者：周新喜 尹棠俊 李鹏 陈垒 刘渠海 ZHOU Xinxi;YIN Tangjun;LI Peng;CHEN Lei;LIU Quhai

作者机构：中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛266111 

出 版 物：《铁道科学与工程学报》 (Journal of Railway Science and Engineering)

年 卷 期：2023年第20卷第6期

页      面：1974-1982页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2016YFB1200602-11) 国家数值风洞工程 中国国家铁路集团有限公司科技研究开发计划项目(P2020J025)。 

主　　题：车内压力 隧道压力波 响应面法 代理模型 

摘      要：高速列车过隧道时,会形成交变压力进而导致车厢内压力波动加剧,对旅客耳部舒适性产生严重影响。研究人员为了减缓车内压力波动,往往需要通过大量的实车试验获取车内压力变化规律,以确定列车过隧道时空调压力阀的开闭条件,但同时也导致了试验成本的急剧增加。因此,本研究旨在定量化建立各关键设计参数与车内压力波动幅值之间的联系,以节约相应的试验成本。首先,基于三维、非定常、可压缩的RANS方程与k-ε两方程湍流模型,采用数值计算方法揭示列车运行速度与隧道长度对车外压力波动的影响机制,并基于动模型试验验证了数值计算的可靠性。同时建立基于车体气密性指数的车内外压力理论转换计算方法,并基于实车试验验证了这一转换方法的准确性。最终,结合响应面法,提出以车内压力3 s变化率为响应值,以列车运行速度、隧道阻塞比和长度为设计变量的参数代理模型。基于这一模型,车辆技术人员通过输入列车速度、隧道阻塞比和长度等设计变量,即可得到车内压力变化幅值,为确定列车通过隧道时空调压力阀的开闭条件提供参考,从而节约试验成本。