胡敬
中国高铁,被誉为中国经济发展的奇迹,频频刷新着世界纪录。它创造了若干个世界第一,例如运营时速最高、轮轨试验时速最高等。从引进到自主创新,中国用短短10年时间实现了超越,赢得了世界的赞许。在这其中,缩比模型尺寸最大、运动时速高达500公里以上的世界上最先进的高速列车动模型实验平台的建立,为我国高速列车空气动力学的基础研究和未来高速列车的研制奠定了实验模拟基础。
颠覆传统,让列车动起来
我国最初引进的动车组时速大约为200~300公里,在引进的基础上,科研人员通过对其不断地改进和创新,使得我国自主研发的CRH380系列时速达到380公里。
速度的提升意味着需要克服的空气阻力越大。中国科学院力学研究所(以下简称“力学所”)研究员杨国伟介绍,对于运行时速为350公里的高速列车,气动阻力占总阻力的85%以上。因此,研究高速列车的气动特性是高速列车运行过程中节能降噪的关键。
过去,人们一般在低速风洞中研究和测试高速列车的气动性能。风洞实验已有150余年的历史,它是以人工的方式产生并且控制气流,采用相对运动原理,模拟飞行器或实体周围气体的流动情况,是进行空气动力学性能测试最常用、最有效的工具之一。随着工业空气动力学的发展,风洞实验逐渐在交通运输、房屋建筑、风能利用等领域起着举足轻重的作用。
为了使实验结果更加精确,风洞实验中气体的流动状态必须与实际流动状态相似。……