高速列车流固耦合研究组

高速列车流固耦合研究组

随着列车运行速度的不断提高，出现了一系列亟待解决的影响列车安全性、乘客舒适性和周围环境的列车流固耦合问题。对铁路、城市轨道及磁浮交通等现代轨道交通车辆的研究就显得意义重大。

学术带头人：张继业教授

团队骨干：

杨翊仁（教授）　　　　　鲁丽（副教授）

团队成员：

崔涛　李田　刘加利

研究方向：

• 高速列车流固耦合方法及理论
• 高速列车整体外形及局部结构外形气动优化设计
• 高速列车横风安全分析及防治措施
• 高速列车会车安全分析及控制
• 高速列车隧道流固耦合及防治措施
• 高速列车的气动噪声分析及控制

研究基础：

目前已经对高速列车流固耦合方法及理论进行初步了研究，利用计算流体软件和车辆系统动力学软件对轨道车辆的横风、会车、隧道通过、站台通过等流图耦合问题进行了较深入的研究，分析了不同高速列车外形及局部结构外形对气动力及安全性能的影响，并进行了相关的外形优化设计。

 研究内容：

目前主要工作是建立高速列车流固耦合理论和方法，高速列车头型优化设计及建立评估体系，高速列车安全分析以及防治措施，高速列车局部外形优化设计和高速列车气动噪声分析及控制。

研究成果：

课题组主要成员已在国外刊物、国内国际会议上发表论文100余篇，多次在国际会议上宣读论文。

主持项目及介绍：

1、铁道部科技研究开发计划“高速列车基础理论研究----高速列车流固耦合关系研究”（No.2008J001-D）

随着我国列车提速,带来了许多空气动力学问题。例如，关于列车的空气阻力问题、空气噪音和振动问题、两车相会时产生的压力波动问题、隧道出口处冲击波问题，以及进出隧道时列车内乘客的舒适性问题等等。这些问题一定程度上影响列车的行车安全，限制列车的提速。本项目重点研究以下问题：

（1）高速列车流固耦合动力学计算模型

（2）高速列车外形与气动性能的关系

（3）列车会车及强侧风作用下的列车运行安全性

（4）研究高速列车运行隧道时的压力波和膨胀波，以及隧道出口处音爆问题。

2、“十一五”国家科技支撑计划-“中国高速列车关键技术研究及装备研制”项目-“基于流固耦合关系的共性基础技术”（NO. 2009 BAG 12A01）

针对高速列车日益突出的流固耦合问题，建立高速列车--空气耦合动力学分析模型，得到各种列车的空气动力学性能与其外形的关系，建立基于空气动力学性能的列车外形评估体系，给出列车通过站台的安全限界，得到强风条件下高速列车平地上、高堤坝上和桥梁上运行的速度安全域，提出挡风墙的设置方法，为高速铁路的设计提供参考。建立高速列车空气噪声的理论分析方法及数值模拟方法，得到高速列车外形与气动噪声的关系，提出高速列车的气动降噪措施。