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中国铁道科学2024年第02期:针对高速列车受电弓气动特性仿真的不同湍流模型适用性研究

来源:期刊VIP网 时间:


作者:宋诗扬;韩通新;

单位:中国铁道科学研究院研究生部;中国铁道科学研究院集团有限公司机车车辆研究所;

摘要:为探究高速受电弓气动特性仿真时不同湍流模型在不同运行环境中的适用性,基于k-ε,SST k-ω和Spalart-Allmaras 3个湍流模型的理论基础和计算流体力学仿真方法,通过线路试验对仿真结果进行验证后,对比不同模型在开阔环境和隧道环境中的精确度和计算效率。结果表明:在300 km·h~(-1)速度下,SST k-ω与k-ε模型在开阔环境中的闭口和开口方向气动抬升力计算结果差异分别为0.7%和1.5%,与Spalart-Allmaras模型计算结果差异分别为7.1%和5.5%;SST k-ω和k-ε模型在边界层预测均匀,Spalart-Allmaras模型在边界层分离区的预测准确性较低,但在隧道环境中它的精确度高于k-ε模型;在计算效率方面,Spalart-Allmaras模型的迭代次数和收敛速度优于SST k-ω模型;在适用性方面,开阔环境中k-ε模型的精确度和计算效率表现优异,更为适用,而在隧道环境中Spalart-Allmaras模型具有较高的精确度和计算效率,更为适用,但在对精确度要求高且可忽略计算效率因素的情况下SST k-ω模型具有较好适用性和高精确度,更为适用。

关键词:高速列车;;受电弓;;气动特性;;湍流模型;;适用性;;气动抬升力;;计算流体力学仿真

基金资助:中国国家铁路集团有限公司科技研究开发计划课题(N2022G049);; 中国铁道科学研究院集团有限公司院基金课题(2022YJ278)