[發明專利]一種高速列車尾流被動控制方法

有效

• 申請號: 202010743738.2
• 申請日: 2020-07-29
• 公開（公告）號: CN111824193B
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發明（設計）人: 陳春俊;王東威;屈國慶
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: B61D17/02
• 分類號: B61D17/02
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司 51200
• 代理人: 舒啟龍

1.一種高速列車尾流被動控制方法，其特征在于，步驟如下：

1)非光滑表面的高速列車尾流控制方法

將陣列凹坑布置于高速列車尾車表面上形成非光滑表面，高速列車表面的凹坑會誘導局部流動分離，觸發分離點邊界層的不穩定性，而使得層流邊界層轉變為湍流邊界層；湍流邊界層的形成使得壁面附近的流體重新獲得較大的動量，這個動量大到足以克服表面的負壓力梯度，而使得已經分離表面的流體重新附著到列車表面；這樣，凹坑就能延緩主要的流動分離，進而減緩了列車尾渦的形成，實現高速列車尾流控制的目的；

2)非光滑表面在尾車的布置安裝準則

首先采用理論分析或數值模擬或風洞試驗方法找出高速列車尾車表面發生流動分離的區域；非光滑表面需要布置在列車尾車表面發生流動分離的區域內，以此增加邊界層內流體的動量，抑制或推遲氣體流動分離的發生，進而達到控制高速列車尾流旋渦結構及運動強度的目的；

3)非光滑表面參數的優化設計方法

采用優化設計的方法確定高速列車尾流控制的最優非光滑表面參數，進而更加有效地控制高速列車尾流運動；首先建立初始非光滑表面參數下的高速列車CAD模型，然后使用計算流體動力學CFD方法模擬高速列車的繞流流場和尾流區流場；提取高速列車尾流區的速度，并計算出速度的標準差SD_v，以此反映出高速列車尾流脈動程度；將該速度標準差與優化目標值SD_opt進行對比，如果SD_vSD_opt，則更新非光滑表面參數即凹坑間的中心距離L，凹坑半徑R和凹坑的深度S，并進行新參數下的尾流特性的計算與評估；反之，如果SD_vSD_opt，則將該組非光滑表面參數L，R，S作為最優設計參數，并結束整個優化設計過程；選取出的這組最優非光滑表面參數作為最終用于高速列車尾流控制的參數；

所述采用計算流體動力學流場方法模擬繞流流場并通過分離點、分離線及分離泡來確定高速列車尾車表面發生流動分離的具體位置。