利用吹气控制尾部涡流减阻的列车及列车减阻方法技术

本发明专利技术公开了利用吹气控制尾部涡流减阻的列车及列车减阻方法，通过在列车尾部的空气分离线和空气再附线之间设置吹风口，所述吹风口分别与列车各节车辆的废排风机的出风口连接，再收集待减阻列车各节车辆的废气，并将各节车辆的废气集中通过吹风口吹出，可充分利用列车的废气，并有效减小列车运行过程中受到的阻力。阻力。阻力。

【技术实现步骤摘要】
利用吹气控制尾部涡流减阻的列车及列车减阻方法


[0001]本专利技术涉及列车减阻
，尤其涉及利用吹气控制尾部涡流减阻的列车及列车减阻方法。

技术介绍

[0002]如何保证列车在高速运行前提下尽可能减小气动阻力，对节约运行能源，降低高速列车后期运行成本具有重要的基础研究价值和工程应用意义。目前我国具有大载客量需求的地铁列车、城际动车组为提高空间利用率，满足高载客量的需求均使用了较短的流线型长度，这意味着在列车运行过程中将面对较大的气动阻力。一般而言，通过对列车周围流场的转捩、分离、涡流等流动现象进行调控，可以改变局部流动从而达到减阻的目的。现有的列车减阻方法一般在尾部设置涡流控制器改变尾部涡流进行减阻，然而涡流控制器存在制造复杂、成本高、安装要求高、对列车外观影响较大等缺陷。
[0003]通常列车为保障乘客舒适性，具有较高的新风进气量和废气排放量。目前列车的废气主要有两种排放方式：一种是通过专用的废排风机从车底向外界排出；另一种方式是对于部分密封性较差的列车，其废气直接通过车体接缝、车厢连接处等位置泄露出去。这两种方式均没有将这些废气利用起来，甚至需要专门为废排系统供能以保持其稳定工作，这大大增加了列车的运行成本。
[0004]因此，如何有效利用废气，并解决现有的列车减阻方法成本高的问题已成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了利用吹气控制尾部涡流减阻的列车及列车减阻方法，用于解决现有的废气利用率低、现有的列车减阻方法成本高的技术问题。r/>[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：
[0007]一种利用吹气控制尾部涡流减阻的列车，在列车尾部的空气分离线和空气再附线之间设置吹风口，所述吹风口分别与列车各节车辆的废排风机的出风口连接，用于收集各节车厢的废气，并将废气从尾部向外排出。
[0008]优选的，所述吹风口设置在待减阻列车等截面车身和流线型尾部过渡部位，并呈环形布置。
[0009]优选的，所述吹风口以均匀速率向外吹气。
[0010]一种利用吹气控制尾部涡流的列车减阻方法，包括以下步骤：
[0011]获取待减阻列车运行时，待减阻列车尾部的空气分离线和空气再附线；
[0012]在待减阻列车尾部的空气分离线和空气再附线之间设置吹风口；
[0013]收集待减阻列车各节车辆的废气，并将各节车辆的废气集中通过吹风口吹出。
[0014]优选的，所述吹风口设置在待减阻列车等截面车身和流线型尾部过渡部位，并呈环形布置。
[0015]优选的，所述吹风口以均匀速率向外吹气。
[0016]优选的，获取待减阻列车运行时，待减阻列车尾部的空气分离线和空气再附线；包括以下步骤：
[0017]构建待减阻列车的几何模型以及气动特性数值仿真的计算域，并对所述几何模型和计算域进行网格离散；
[0018]基于网格离散后的列车几何模型及计算域构建所述列车的几何模型运行时的气动特性数值模型；
[0019]设定计算域的边界条件，并使用气动特性数值模型模拟待减阻列车运行时，空气在待减阻列车尾部发生的分离流动；
[0020]根据所述气动特性数值模型模拟结果确定待减阻列车尾部的空气分离线和空气再附线。
[0021]优选的，所述计算域的复杂几何外形的区域采用非结构四面体网格离散，所述计算域内的其他区域均采用结构六面体网格离散。
[0022]优选的，所述气动特性数值模型采用基于k
‑
ε湍流模型的DDES方法模拟所述列车尾部的湍流流动。
[0023]本专利技术具有以下有益效果：
[0024]1、本专利技术中的利用吹气控制尾部涡流减阻的列车及列车减阻方法，通过在列车尾部的空气分离线和空气再附线之间设置吹风口，所述吹风口分别与列车各节车辆的废排风机的出风口连接，再收集待减阻列车各节车辆的废气，并将各节车辆的废气集中通过吹风口吹出，可充分利用列车的废气，并有效减小列车运行过程中受到的阻力。
[0025]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本专利技术作进一步详细的说明。
附图说明
[0026]构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0027]图1是现有技术中的列车表面流线图；
[0028]图2是本专利技术优选实施例中的列车吹气口的位置示意图；
[0029]图3是现有技术中的列车的侧视图和正视图，其中，(a)为侧视图；(b)为正视图；
[0030]图4是使用本专利技术优选实施例中的利用吹气控制尾部涡流的列车减阻方法后的列车气动减阻率；
[0031]图5是本专利技术与原始工况流场的压力分布对比图，其中，(a)为原始流场压力云图；(b)为使用吹气方法后的流场压力云图；
[0032]图6为本专利技术与原始工况流场的速度分布对比图，其中，(a)为原始流场速度云图；(b)为使用吹气方法后的流场速度云图。
具体实施方式
[0033]以下结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
[0034]实施例一：
[0035]本实施中公开了一种利用吹气控制尾部涡流减阻的列车，在列车尾部的空气分离线和空气再附线之间设置吹风口，所述吹风口分别与列车各节车辆的废排风机的出风口连接，用于收集各节车厢的废气，并将废气从尾部向外排出。
[0036]此外，在本实施例中，还公开了一种利用吹气控制尾部涡流的列车减阻方法，包括以下步骤：
[0037]获取待减阻列车运行时，待减阻列车尾部的空气分离线和空气再附线；
[0038]在待减阻列车尾部的空气分离线和空气再附线之间设置吹风口；
[0039]收集待减阻列车各节车辆的废气，并将各节车辆的废气集中通过吹风口吹出。
[0040]本专利技术中的利用吹气控制尾部涡流减阻的列车及列车减阻方法，通过在列车尾部的空气分离线和空气再附线之间设置吹风口，所述吹风口分别与列车各节车辆的废排风机的出风口连接，再收集待减阻列车各节车辆的废气，并将各节车辆的废气集中通过吹风口吹出，可充分利用列车的废气，并有效减小列车运行过程中受到的阻力。
[0041]实施例二：
[0042]实施例二是实施例一的优选实施例，其与实施例一的不同之处，对利用吹气控制尾部涡流的列车减阻方法的具体步骤进行了介绍，具体包括以下步骤：
[0043]目前地铁列车、城际动车组为提高空间利用率，满足高载客量的需求均使用了较短的流线型长度，由此导致列车运行过程中将面临较大的气动阻力。同时，列车为保障乘客舒适性，具有较高的新风进气量和废气排放量。目前列车上的废排系统并没有被很好地利用，甚至需要专门为废排系统供能以保持其稳定工作。
[0044]本专利技术的目的是提出一种利用吹气控制尾部涡流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用吹气控制尾部涡流减阻的列车，其特征在于，在列车尾部的空气分离线和空气再附线之间设置吹风口，所述吹风口分别与列车各节车辆的废排风机的出风口连接，用于收集各节车厢的废气，并将废气从尾部向外排出。2.根据权利要求1所述的利用吹气控制尾部涡流减阻的列车，其特征在于，所述吹风口设置在待减阻列车等截面车身和流线型尾部过渡部位，并呈环形布置。3.根据权利要求1所述的利用吹气控制尾部涡流减阻的列车，其特征在于，所述吹风口以均匀速率向外吹气。4.一种利用吹气控制尾部涡流的列车减阻方法，其特征在于，包括以下步骤：获取待减阻列车运行时，待减阻列车尾部的空气分离线和空气再附线；在待减阻列车尾部的空气分离线和空气再附线之间设置吹风口；收集待减阻列车各节车辆的废气，并将各节车辆的废气集中通过吹风口吹出。5.根据权利要求4所述的利用吹气控制尾部涡流的列车减阻方法，其特征在于，所述吹风口设置在待减阻列车等截面车身和流线型尾部过渡部位，并呈环形布置。6.根据权利要求4所述的利用吹气控制尾部涡流的列车减阻方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：周忠宝，杨清源，
申请(专利权)人：杨清源，
类型：发明
国别省市：