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三维高速列车下表面波浪形受电弓弓头减阻降噪研究

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噪声与振动控制 2023年第5期43卷 209-214,285页

作者：黄伟蔡博刘畅尉良文陈秉智王悦东大连交通大学机车车辆工程学院辽宁大连116028

为了对高速列车受电弓进行有效减阻降噪,基于CX-NG型受电弓,对传统方形弓头模型进行下表面结构改型设计,提出下表面波浪形新型弓头结构。采用Fluent在不同速度工况下进行分析仿真,建立不同速度工况下的流场云图,将新型弓头与传统方形弓... 详细信息

为了对高速列车受电弓进行有效减阻降噪,基于CX-NG型受电弓,对传统方形弓头模型进行下表面结构改型设计,提出下表面波浪形新型弓头结构。采用Fluent在不同速度工况下进行分析仿真,建立不同速度工况下的流场云图,将新型弓头与传统方形弓头进行气动特性的定性对比,分析不同外形结构对流场的影响。通过对比分析发现,使用下表面波浪形受电弓弓头减阻降噪效果最好,3种速度工况下,阻力系数Cd分别减少12.23%、13.23%、13.40%;噪声分别减小0.73dB、1.42dB、2.37dB。

关键词：振动与波高速列车受电弓空气动力学数值模拟减阻降噪频谱特性

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高速列车受电弓弹簧轴销组装装置优化改进

铁道车辆 2020年第11期58卷 23-25,I0002页

作者：梁坤蒋聪健袁超湖南铁道职业技术学院湖南株洲412001 中车株洲电力机车有限公司电气设备分公司湖南株洲412001

分析了高速列车受电弓弓头弹簧轴销组装装置故障的原因,提出了相应的优化改进方案,并进行了试验验证。试验结果表明,改进后的弹簧轴销组装装置的疲劳寿命显著提高,可提高高速列车受电弓的运行稳定性。

关键词：高速列车受电弓弹簧轴销组装优化改进

高速列车波浪形受电弓弓头的气动特性数值研究

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大连交通大学学报 2023年第3期44卷 21-26页

作者：蔡博黄伟周晓宇管忠振陈秉智方吉大连交通大学机车车辆工程学院辽宁大连116028

以高速列车受电弓弓头为研究对象,应用Fluent软件对弓头气动特性进行数值模拟,对受电弓弓头结构进行优化,提出了下表面波浪形新型弓头结构,探究弓头下表面结构对气动特性的影响。首先,以方柱绕流为研究对象进行湍流模型验证,结果表明使... 详细信息

以高速列车受电弓弓头为研究对象,应用Fluent软件对弓头气动特性进行数值模拟,对受电弓弓头结构进行优化,提出了下表面波浪形新型弓头结构,探究弓头下表面结构对气动特性的影响。首先,以方柱绕流为研究对象进行湍流模型验证,结果表明使用Transition SST湍流模型对弓头二维模型进行数值仿真是可行的。其次,以CX-NG型受电弓为基础建立了传统方形弓头模型,对其进行模拟计算。最后,对受电弓弓头进行下表面结构改形设计,将下半部分外形优化为凹、凸波浪形。在不同速度下,建立弓头周围流场的速度与压力云图,将凹、凸形弓头与传统方形弓头进行气动特性对比,分析不同外形结构对流场的影响。对比分析发现,使用凸形受电弓弓头能够达到较好的减阻效果。在3种列车运行速度下,阻力系数C_d分别减少了10.26%、11.23%、12.69%。

关键词：高速列车受电弓空气动力学数值模拟优化减阻

基于非光滑结构的高速列车受电弓气动特性研究

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基于非光滑结构的高速列车受电弓气动特性研究

作者：徐志龙华东交通大学

学位级别：硕士

受电弓引发的气动噪声是高速列车的主要噪声源之一。为探索非光滑表面结构对受电弓的减阻降噪效果,本研究基于仿生学思想来改变受电弓表面结构,进而改变气流绕流状态来达到减阻降噪的目的。全文以计算流体力学理论为基础,采用三维流体... 详细信息

受电弓引发的气动噪声是高速列车的主要噪声源之一。为探索非光滑表面结构对受电弓的减阻降噪效果,本研究基于仿生学思想来改变受电弓表面结构,进而改变气流绕流状态来达到减阻降噪的目的。全文以计算流体力学理论为基础,采用三维流体数值模拟方法开展非光滑表面杆件结构的气动特性研究,其主要内容如下:(1)选取受电弓常规尺寸的一段光滑杆件作为研究对象,并将这段光滑杆件进行表面结构改型设计。其设计思路主要是根据鸮翼、贝壳等外观结构特征拟合成不同类型的杆件结构。建立不同类型的非光滑表面结构杆件几何模型,将非光滑表面结构杆件与传统的光滑结构杆件进行气动阻力和气动噪声值的定性对比分析来指导杆件结构的优化。研究结果表明:基于仿生学的凹槽和锯齿结构均能有效地影响流场的分布,从而达到减阻降噪的目的。(2)选取以DSA380型受电弓的弓头为研究对象,将研究获得的具有减阻降噪效果的锯齿型表面结构附于弓头的光滑表面上。通过建立锯齿齿宽w的参数化几何模型,并分析在不同速度工况下对改型弓头的气动特性影响。分析结果表明:锯齿型非光滑表面结构的改型弓头随着锯齿齿宽w的不断增大,所产生的气动阻力和气动噪声均会呈现先增大后减小的趋势。对于气动阻力,在锯齿齿宽w为0～10mm范围内,非光滑锯齿的改型弓头均显示出增阻的效果;当锯齿齿宽w在10mm以上,改型弓头才有减阻的效果,且随着锯齿齿宽w的增加,减阻效果也有所增加。对于气动噪声,在锯齿齿宽w为0～8mm范围内,改型弓头在各个速度的工况下噪声值都有所增加;当锯齿齿宽w在8mm以上,才有降噪的效果,且随着锯齿齿宽w的增加,降噪效果也有所增加。同时,研究结果表明双弓头的流动耦合作用能使弓头整体的阻力系数C值有所降低。

关键词：轨道交通高速列车受电弓非光滑结构空气动力学仿生学

高速列车波浪形受电弓弓头的气动特性数值研究

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高速列车波浪形受电弓弓头的气动特性数值研究

作者：黄伟大连交通大学

学位级别：硕士

随着高速列车运行速度的不断提高,其空气动力学和噪声问题愈发显现出来。当列车超过200km/h时,约有70%的功率用来克服空气阻力。受电弓安装在列车顶部,其弓头是空气动力学的主要受力部件,是影响高速列车受电弓气动噪声的主要因素。因此... 详细信息

随着高速列车运行速度的不断提高,其空气动力学和噪声问题愈发显现出来。当列车超过200km/h时,约有70%的功率用来克服空气阻力。受电弓安装在列车顶部,其弓头是空气动力学的主要受力部件,是影响高速列车受电弓气动噪声的主要因素。因此,考虑空气动力学对受电弓的影响,围绕受电弓外形结构进行空气动力学的优化问题对高速受电弓的发展有着重要意义。本文以高速列车受电弓弓头为研究对象,应用流体力学计算软件Fluent对弓头气动特性进行建模;对受电弓弓头结构进行优化,提出下表面波浪型新型弓头结构;探究弓头下表面结构对气动特性的影响,实现减阻降噪的效果。首先,为验证湍流模型的准确性,以圆柱和方柱绕流为研究对象进行模型验证,数值模拟结果与以往文献模拟结果吻合较好,表明能够使用Transition SST湍流模型对弓头二维模型进行数值仿真模拟。然后,以CX-NG型受电弓为基础建立了传统方型弓头模型,对其进行仿真计算。其次,将其受电弓弓头进行表面结构改型设计,将其下半部分外形优化为凹凸波浪形,采用Fluent在不同速度下进行分析仿真,建立不同速度下的流场云图,将凹凸型弓头与传统方型弓头进行气动特性的定性对比,分析不同外形结构对流场的影响。通过对比分析发现,使用凸型受电弓弓头能够达到最好的减阻效果,三种速度下,阻力系数C分别减少了10.26%、11.23%、12.69%。然后,建立了不同长宽比的受电弓弓头模型,并与方型弓头进行对比分析,探究其长宽比对弓头气动特性的影响。结果发现,使用长宽比为4.5:1型弓头能够达到非常好的减阻效果,且对后方尾涡的抑制效果最佳,弓头后方无尾涡生成。最后,对优化性能最好的凸型受电弓弓头和传统方型弓头建立三维模型,进行噪声与气动仿真。与二维仿真结果对比分析其气动和噪声特性以及对尾涡的影响机制,发现三维数值仿真结果略大于二维数值仿真结果,但整体结果变化趋势基本与二维仿真相同。三种速度下,使用凸型结构会使噪声分别减小0.73d B、1.42d B、2.37d B。

关键词：高速列车受电弓空气动力学数值模拟优化减阻

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橫风作用下导流罩高度对受电弓气动特性影响

机械科学与技术 2021年第11期40卷 1710-1716页

作者：赵萌刘美英刘晓禹刘振王益鹤内蒙古工业大学能源与动力工程学院呼和浩特010051 北京城建亚泰建设集团有限公司北京100013

建立接触网-受电弓-导流罩-列车整体模型,基于分离涡模拟方法,研究了橫风作用时不同导流罩高度下受电弓非定常气动特性,分析了涡量、流线、气动荷载等的变化规律。结果表明:导流罩高度为100 mm时分离涡向橫风背风侧偏转显著,导流罩高度... 详细信息

建立接触网-受电弓-导流罩-列车整体模型,基于分离涡模拟方法,研究了橫风作用时不同导流罩高度下受电弓非定常气动特性,分析了涡量、流线、气动荷载等的变化规律。结果表明:导流罩高度为100 mm时分离涡向橫风背风侧偏转显著,导流罩高度增加为400 mm时对受电弓下部杆件、车体连接处等作用增强;导流罩高度为200 mm时横风作用产生的绕流场偏转的效应明显得到改善,流场分布在纵向呈较好的对称性,其阻力系数的增幅远小于受电弓所受横向力的降幅,同时大幅降低了倾覆力矩和侧偏力矩,故在恶劣的风环境下采用200 mm高度的导流罩是可取的。研究结果对横风作用下导流罩高度对受电弓气动特性的影响研究具有重要意义。

关键词：高速列车受电弓导流罩橫风绕流场分离涡模拟