加裝轉(zhuǎn)向架裙板對(duì)動(dòng)車組氣動(dòng)載荷的影響

（中車長(zhǎng)春軌道客車股份有限公司車體研發(fā)部，130062，長(zhǎng)春∥第一作者，助理工程師）

加裝轉(zhuǎn)向架裙板對(duì)動(dòng)車組氣動(dòng)載荷的影響

李天亮 孫 健 徐博雅 王 晶

（中車長(zhǎng)春軌道客車股份有限公司車體研發(fā)部，130062，長(zhǎng)春∥第一作者，助理工程師）

某型動(dòng)車組在最高時(shí)速（250km／h）運(yùn)行時(shí)受空氣動(dòng)力載荷影響明顯。為了研究加裝轉(zhuǎn)向架區(qū)域裙板對(duì)動(dòng)車組整車氣動(dòng)載荷的影響，對(duì)該型動(dòng)車組加裝與不加裝裙板的兩種情況進(jìn)行了仿真計(jì)算。分析結(jié)果顯示，加裝裙板對(duì)改善動(dòng)車組整車動(dòng)力學(xué)性能有積極的作用。

動(dòng)車組；轉(zhuǎn)向架裙板；氣動(dòng)載荷；仿真計(jì)算

Author′saddressCRRC ChangChun Railway Vehicles Co．，Ltd．，130062，Changchun，China

氣動(dòng)載荷對(duì)動(dòng)車組列車運(yùn)行時(shí)的動(dòng)力學(xué)性能有很重要的影響，因此，可通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)優(yōu)化動(dòng)車組列車在運(yùn)行時(shí)的空氣動(dòng)力學(xué)性能，如在轉(zhuǎn)向架區(qū)域加裝裙板來(lái)提高列車的相關(guān)性能。為研究加裝裙板后對(duì)列車氣動(dòng)載荷的影響，本文對(duì)該型動(dòng)車組加裝與不加裝裙板這兩種情況進(jìn)行了仿真計(jì)算。

1 計(jì)算模型

加裝的裙板寬度（列車的豎向）為330mm，長(zhǎng)度（列車的縱向）為3 600mm，厚度為5mm。無(wú)裙板列車外形如圖1所示，加裝裙板后列車外形如圖2所示。

動(dòng)車組計(jì)算模型為3節(jié)車編組，與實(shí)車比例為1∶1，頭車、尾車和中間車（無(wú)受電弓）各一節(jié)，如圖3所示。

圖1 無(wú)裙板列車外形

圖2 加裝裙板后列車外形

圖3 3節(jié)車編組列車外形

（1）某型動(dòng)車組加裝裙板情況下，頭車阻力系數(shù)由0．297變?yōu)?．259，減小了12．8%；中間車和尾車影響較小，整車阻力系數(shù)由0．550變?yōu)?．523，減少了4．99%。

（2）在動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架區(qū)域加裝裙板后，中間車的動(dòng)力學(xué)性能沒(méi)有明顯變化，但頭車前端的鼻尖及凹槽內(nèi)氣流得以進(jìn)一步流動(dòng)，列車的整車阻力系數(shù)得到了降低，這有助于整車空氣動(dòng)力學(xué)性能的提高。

2 計(jì)算分析

圖4、圖5分別為運(yùn)行速度相同情況下加裝裙板前后整車表面壓力云圖。從圖中可以看出，兩種情況下整車表面壓力范圍及分布大體一致。對(duì)于列車頭車，運(yùn)行過(guò)程中正對(duì)來(lái)流方向，鼻尖及凹槽內(nèi)因氣流被滯止呈正壓區(qū)，且鼻尖處壓力在整個(gè)流場(chǎng)中最大。從此處向上及向兩側(cè)的正壓逐漸減小變?yōu)樨?fù)壓，在車頭向車身過(guò)渡處的頂面與側(cè)面弧度處呈負(fù)壓，在中間車及尾車表面絕大部分呈負(fù)壓，車頂設(shè)備艙突起處呈正壓。加裝裙板后鼻尖處壓力最大值為3 218Pa，比未加裝裙板的值小。

圖4 無(wú)裙板整車表面壓力云圖

圖5 有裙板整車表面壓力云圖

表1為兩種情況下的阻力系數(shù)對(duì)比。從表1中可以看出，某型動(dòng)車組加裝裙板情況下，頭車阻力系數(shù)由0．297變?yōu)?．259，減小了12．8%。中間車和尾車影響較小，整車阻力系數(shù)由0．550變?yōu)?．523，減少了4．99%。

表1 阻力系數(shù)對(duì)比

對(duì)于高速列車，重點(diǎn)關(guān)注尾車升力。仿真計(jì)算結(jié)果表明，某型動(dòng)車組加裝裙板后，尾車升力由0．187變?yōu)?．206，增大了10．1%。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)空氣動(dòng)力學(xué)仿真分析計(jì)算可以得出以下結(jié)論：

［1］ 黃艷藝．動(dòng)車組空氣動(dòng)力噪聲數(shù)值仿真研究［D］．大連：大連交通大學(xué)，2012．

［2］ 姚應(yīng)峰．橫風(fēng)作用下200km／h動(dòng)車組安全性研究［D］．成都：西南交通大學(xué)，2008．

［3］ 張永昌．高速列車裙板氣動(dòng)載荷仿真識(shí)別及結(jié)構(gòu)響應(yīng)分析［D］．北京：北京交通大學(xué)，2012．

［4］ 田紅旗．中國(guó)列車空氣動(dòng)力學(xué)研究進(jìn)展［J］．交通運(yùn)輸工程學(xué)報(bào)，2006，6（1）：1．

Effect of EMU with Re－installed Bogie Fairing on the Aerodynamic Loads

LI Tianliang，SUN Jian，XU Boya，WANG Jing

One type of EMU is obviously effected by aerodynamic factors when it reaches the speed of 250 km／h．To stuy the effect of re－installed bogie fairing on EMU aerodynamic load，a simulation calculation is conducted to make comparison between EMU bogie with re－installed and without fairings，the result shows that the bogie with fairing plays an active role in improving the aerodynamic performance of the EMU train．

electric multiple unit（EMU）；bogie fairing； aerodynamic load；simulation calculation

U270．33

10．16037／j．1007－869x．2017．02．022

2016－09－20）