高速列车空气阻力与气动噪声数值模拟研究

李科信

（大连交通大学电气信息工程学院，辽宁 大连 116000）

列车空气阻力与气动噪声的大小与列车的运行速度关联很大，在运行速度达到300km/h 后，其气动噪声与列车速度的6次方成正比，空气阻力与速度的二次方成正比[1]。列车处于高速运行时，空气阻力与气动噪声会对行车安全及舒适性产生极大影响[2-3]，对其进行数值模拟分析就显得尤为重要。文献[4]等通过风洞试验得出高速列车的运行阻力中空气阻力占主要成分;文献[5]采用数值模拟方法，研究了高速列车隧道会车的空气阻力分布特性;文献[6]运用流体动力学数值仿真软件Fluent 分析真空管条件下，不同阻塞比和速度对列车空气阻力的影响规律；文献[7]指出当列车运行速度超过300km/h 时，气动噪声成为其主要噪声来源；文献[8]分别从实车实验、风洞试验和数值模拟方法三个方面对高速列车的气动噪声进行研究，并提出随着运行速度的提高，气动噪声逐渐成为高速列车的主要噪声源。

目前我国高铁的运行速度已超过300km/h，其空气阻力与气动噪声随速度变高急剧增大。本文对列车运行速度为350km/h 时的空气阻力与气动噪声分布特性进行了数值模拟分析。

1 空气阻力与气动噪声分析原理

1.1 空气阻力分析原理

空气阻力是列车在空气介质中行驶，列车相对于空气运动时空气作用力在行驶方向形成的分力，其存在制约着列车的速度，并对列车的平稳性造成影响。如果空气阻力占列车行驶阻力的比率很大，则会增加列车燃油消耗量或严重影响列车的动力性能。……