动车组涡激振动比例模型风洞试验与数值仿真研究
针对CR200J动力集中型动车组在单线隧道内列尾持续晃车现象,为了探究其形成机理与气动特征,本文以1∶25缩尺比例的CR200J动车组尾部动力车为研究对象,通过风洞试验对单自由度车体的横向振动进行测试,然后采用大涡模拟方法建立了风洞模型的流固耦合数值仿真平台,并通过风洞试验对仿真结果进行了验证;对比分析了是否考虑流固耦合振动2种工况时的车体尾涡结构及气动响应。研究结果表明:假设车体固定不考虑流固耦合振动时,横向气动力频率(涡激频率)与风速线性相关,横向气动力大小与车体气动外形和风速有关;考虑流固耦合振动时,车体横向振动幅值与风速正相关,由于涡激振动锁频效应,横向气动力频率与车体横向固有振动频率锁定,此时车体出现了涡激共振,其横向振动加剧;相较于非流固耦合仿真工况,车体横向振动导致尾流高涡量区域和边界层分离点后移,更靠近车头鼻尖位置,使得因漩涡脱落产生的横向力的作用力臂增大,进而增大车体受到的摇头力矩,加剧振动。可见,流固耦合会改变气动载荷的大小和频率,进而影响车体动态响应,故尾车晃车的分析需采用车辆动力学与空气动力学相结合的流固耦合振动分析方法。
交通运输工程学报
2025年02期
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