亚音速壁板颤振模型设计及风洞试验技术

施海健，杨翊仁，龚 庆，范晨光

(西南交通大学力学与工程学院，成都 610031)

由于高速列车车体采用流线形设计以最大程度地减小空气阻力，因此在高速列车车体中存在着大量的蒙皮等壁板结构［1］。随着高速列车的不断提速，低速运行时被合理忽略的气动力将成为影响列车高速行驶安全的主要因素［2］。现阶段对于壁板结构的研究主要集中在超音速领域。对于亚音速壁板，尤其是对应于高速列车运行马赫数为0.3左右的低亚音速壁板，国内外的研究还比较少见。Li Peng等［3］从理论上研究了基于微分求积法的弹性板在亚音速流中的稳定性。然而，利用模型风洞实验方法对亚音速壁板系统进行研究的工作极为鲜见，仅有少数试验验证了对边简支板可在马赫数为0.125时发生颤振［4］。因此，有必要对这一问题进行深入研究。本文采用模型风洞试验的方法对亚音速壁板的气动弹性特性进行研究，以期拓展亚音速壁板气动弹性特性的研究方法。

1 亚音速壁板低速颤振模型设计

1.1 二维亚音速壁板颤振模型

实际列车上使用的壁板结构大多为型材。列车运行的速度为300～400 km/h，而且高速列车壁板不仅受气动力激励，还受轮轨激扰作用影响，因而其响应会比较明显。文献［5－6］研究了外激励作用下和参数激励下系统的响应。考虑到试验风洞的最大风速为45 m/s，且除气动力之外的激励可以忽略，还要使壁板模型有较明显的便于观察、测量的振动。依据理论计算，设计了如表1所示的几种二维悬臂支承壁板模型，探讨了不同长宽比对壁板二维特性的影响。……