柳重陽

（吉林鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，吉林 吉林 132200）

1 計算流體動力學(xué)基本理論

計算流體動力學(xué)英文縮寫為CFD，在研究計算流體力學(xué)問題上，要先研究流體動力學(xué)基本理論，再解決實際流體流動問題，在實際應(yīng)用中非常廣泛，比如飛機飛行，高速列車運行等，并且經(jīng)過無數(shù)學(xué)者的完善，現(xiàn)在的流體力學(xué)軟件模擬精度和應(yīng)用廣泛度都顯著提高。計算流體力學(xué)這門學(xué)科涵蓋的知識點特別廣泛，包括微積分方程，計算幾何、理論力學(xué)等[1]。

2GAMBIT建力計算模型

（1）首先確定高速列車模型的點，點連成線，線建立面，面拉成體，建立高速列車在高架橋上力學(xué)模型和了解流體物理量。

（2）劃分流體力學(xué)網(wǎng)格，方便計算。

（3）確立應(yīng)用湍流模型和定義邊界條件。

（4）利用流體FLUENT軟件求解分析結(jié)果。

3 計算結(jié)果分析

利用FLUENT-3d求解器計算，確定收斂精度，分析計算結(jié)果。高速列車車速為300km/h，橫風(fēng)風(fēng)速為20m/s。和整車相比，頭車運行環(huán)境最復(fù)雜，安全性最低，所以本文只分析頭車表面壓力。在橫風(fēng)環(huán)境下，有風(fēng)屏障和無風(fēng)屏障時，高速列車周圍流場情況不同，表面壓力也不同，影響列車氣動性。分別在由風(fēng)屏障和無風(fēng)屏障的工況下，分析高速列車頭車迎風(fēng)側(cè)和背風(fēng)側(cè)表面壓力分布。計算結(jié)果如下。

圖1 無風(fēng)屏障頭車迎風(fēng)側(cè)

圖2 無風(fēng)屏障頭車背風(fēng)側(cè)

圖3 有風(fēng)屏障頭車迎風(fēng)側(cè)

圖4 有風(fēng)屏障頭車背風(fēng)側(cè)

由圖1、2可得，當(dāng)高速列車在沒有風(fēng)屏障的線路上行駛，頭車迎風(fēng)側(cè)和鼻尖車表面壓力較大，最大值為8840Pa，列車車頂壓力較小，背風(fēng)側(cè)鼻尖和車身連接處出現(xiàn)負(fù)壓，負(fù)壓最大值為-18500Pa，沿著車身方向壓力逐漸變?yōu)檎?，變大?/p>

由圖3、4可得，線路施加風(fēng)屏障之后，頭車鼻尖處司機室周圍壓力最大，最大值為8250Pa，列車背風(fēng)側(cè)鼻尖和車身連接位置出現(xiàn)負(fù)壓，負(fù)壓最大值為-21500Pa，負(fù)壓最大值反而變大。所以風(fēng)屏障可以減少列車表面壓力，提高列車運行安全性。