空氣動(dòng)力作用對(duì)高速受電弓受流特性影響的研究

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1、空氣動(dòng)力作用對(duì)高速受電弓受流特性影響的研究宋洪磊,吳俊勇,吳燕(北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院100044北京)摘要:隨著高速鐵路的迅速發(fā)展,舒適安全快速的優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)被越來(lái)越多的人所重視,當(dāng)列車(chē)的速度達(dá)到250km/h及以上時(shí),高速氣流產(chǎn)生的空氣動(dòng)力對(duì)列車(chē)部件的影響也越來(lái)越大,并且空氣阻力占到了總阻力的75-80%,這正影響了高速鐵路中受電弓-接觸網(wǎng)的受流質(zhì)量,受流質(zhì)量的好壞直接影響到列車(chē)行進(jìn)的速度。并且受電弓的氣動(dòng)阻力占列車(chē)運(yùn)行總氣動(dòng)阻力的8-14%,因此要滿(mǎn)足動(dòng)車(chē)組的取流要求就要對(duì)受電弓的空氣動(dòng)力性能進(jìn)行

2、研究。本文從空氣動(dòng)力學(xué)角度出發(fā),分析高速弓網(wǎng)受流穩(wěn)定性。利用三維建模軟件UG,建立了高速受電弓的幾何模型,將受電弓的幾何模型導(dǎo)入流體力學(xué)計(jì)算軟件STAR-CCM+,采用紊流模型對(duì)受電弓在開(kāi)放空間的空氣動(dòng)力學(xué)性能進(jìn)行了仿真,研究了高速350km/h下風(fēng)阻對(duì)弓網(wǎng)之間抬升力、受電弓弓頭和桿件的影響情況,為進(jìn)一步對(duì)高速受電弓參數(shù)和受流性能的研究提供了仿真手段和理論研究基礎(chǔ)。關(guān)鍵字:空氣動(dòng)力學(xué);受電弓;弓網(wǎng)受流;STAR-CCM+AbstractWiththerapiddevelopmentofhigh-spe

3、edrailway,moreandmorepeoplehavebeenpaidattentiontosafeandcomfortablerapidadvantages.Whenthetrain’speedreachedto250km/handabove,aerodynamiccreatedbyhigh-speedflowimpactonthetrain’scomponents,whichtheinfluenceisincreasing,anditaccountfor75-80%ofthetotalre

4、sistance.Atthesame,itimpactonthecurrentcollectionqualityofPantograph-catenaryinhigh-speedrailway.Thecurrentcollectionqualitywillhaveadirectimpactonthespeedofthetrainmoving.Andtheaerodynamicofpantographaccountfor8-14%ofthetotalaerodynamicdrag.Inordertome

5、ettheEMU’scurrentcollection,weshouldtakeaerodynamicperformanceintoconsideration.ThispaperwhichbeginningwiththepointofaerodynamicaimtoimprovetheaerodynamicperformanceandstabilityofinteractionofPantograph-catenary.First,use3DmodelingsoftwareUGtoestablisht

6、hegeometrymodelofhigh-speedpantograph.ThenimportpantographgeomanticmodelintoCFDsoftwareSTAR-CCM+,andsimulateaerodynamicperformanceofpantographinopenareausingturbulencemodel.Furthermore,discusstheeffectofPantograph-catenaryliftforce,resistanceofpantograp

7、hheadandarmcausedbytheairat350km/h.Thecombinedsimulationsoftwareprovidesmethodandtheoreticalresearchforfurtherparametersstudyandimprovingtheaerodynamicperformanceofpantograph.Keywords:Aerodynamic,Pantograph,Currentcollection,STAR-CCM+基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(6

8、0674005);鐵道部重點(diǎn)資助項(xiàng)目(E06D0020)0引言隨著高速鐵路的大力發(fā)展的同時(shí),電力牽引以其速度高和牽引力的優(yōu)點(diǎn)已越來(lái)越被世界各國(guó)公認(rèn),然而在鐵路高速化進(jìn)程中,除了要研制高速機(jī)車(chē)車(chē)輛和線(xiàn)路結(jié)構(gòu)外,還必須研究解決受電弓在接觸網(wǎng)下的高速受流問(wèn)題,受流質(zhì)量的好壞直接影響到列車(chē)的行進(jìn)速度,弓網(wǎng)相互作用圖如圖1所示。電能通過(guò)接觸網(wǎng)懸掛系統(tǒng)經(jīng)由安裝在機(jī)車(chē)頂部的受電弓傳到機(jī)車(chē)上,而良好的受電弓空氣動(dòng)力性能是保證弓網(wǎng)系統(tǒng)具有良好穩(wěn)定性和跟隨性的重要因素,且空

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