Strategic Study of CAE >> 2015, Volume 17, Issue 4
Development of research on aerodynamics of high-speed rails in China
1. Key Laboratory of Traffic Safety on Track of Ministry of Education, Central South University, Changsha 410075, China;
2. School of Traffic & Transportation Engineering, Central South University, Changsha 410075, China
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Abstract
The paper summarizes start, growth, accumulation, development,improvement, and leadership of the research on aerodynamics of high-speed rails in China, which focuses on train aerodynamics, vehicle-track-bridge-tunnel coupling aerodynamics, vehicle-wind-sand-rain-snow environmental aerodynamics, pantograph-catenary aerodynamic and body aerodynamics. It is devoted to finding the mechanism of formation, building fundamental theorem, creating technical breakthrough, proposing measures to tackle aero dynamical problems which pose a threat to development of high-speed railways and safety of operation, and realizing their engineering application. The paper introduces a series of experimental platforms for testing aerodynamics of high-speed rails and novel experiments we have accomplished, including moving vehicle model tests, human comfort/vehicle body stiffness/air tightness tests under alternating pressure, aero dynamical experiments in wind/sand/rain/snow coupling environment, vision inspection systems, experimental platform for full-scale vehicles, private/public wind tunnel and high-availability clusters for numerical simulation. Finally it discussed the ongoing research and our thoughts about further development.
Keywords
rail aerodynamics ; high-speed rails ; experimental platforms ; research development ; train aerodynamics ; train/tunnel coupling aerodynamics ; train/wind coupling aerodynamics ; pantograph-catenary aerodynamics ; human aerodynamics
References
[ 1 ] 田红旗.列车空气动力学[M]. 北京:中国铁道出版社,2007: 160-161.
[ 2 ] 田红旗.中国列车空气动力学研究进展[J].交通运输工程学报, 2006,6(1):1-8. link1
[ 3 ] 肖京平,黄志祥,陈 立.高速列车空气动力学研究技术综述 [J].力学与实践,2013,35(2):1-12. link1
[ 4 ] 田红旗,梁习锋,许 平.列车空气动力性能研究及外形、结构 设计方法[J].中国铁道科学,2002,23(5):138-141. link1
[ 5 ] 田红旗,贺德馨.列车交会压力波三维数值的计算[J].铁道学报, 2001,23(3):18-22. link1
[ 6 ] Tian Hongqi,He Hua.Influence of various factors on the air pressure pulse from passing trains [J]. International Journal of Heavy Vehicle Systems,2005,12(1):60-68. link1
[ 7 ] 田红旗,姚 松,姚曙光.列车交会压力波对车体和侧窗的影响 [J].中国铁道科学,2000,21(4):6-12. link1
[ 8 ] 张 健.高速列车最佳头部外形的进一步研究[J].电力机车与城 轨车辆,2005,28(2):5-8. link1
[ 9 ] 张 健.高速列车动车头形风洞实验研究[J].流体力学实验与测 量,1997,11(2):85-89.
[10] 梁习锋,田红旗,邹建军.动车组纵向气动力风洞实验及数值 模拟[J]. 国防科技大学学报,2003,25(6):101-105.
[11] 姚拴宝,郭迪龙,杨国伟,等.高速列车气动阻力分布特性研 究[J].铁道学报,2012,3(7):18-23. link1
[12] 田红旗,周 丹,许 平.列车空气动力学性能与流线型头部 外形[J].中国铁道科学,2006,27( 3) :47-55.
[13] 张经强,梁习锋.高速列车外形的气动性能数值计算和头部外 形的改进[J]. 计算力学学报,2003,20(5) :631-635. link1
[14] 李志伟,梁习锋,张 健.竖井对隧道内瞬变压力影响的研究 [J].中南大学学报(自然科学版),2011,42(8):2514-2519. link1
[15] 李志伟,梁习锋,张 健.横通道对缓解隧道瞬变压力的研究 [J].铁道科学与工程学报,2010,7(4):37-41. link1
[16] 李志伟. 辅助工程措施对隧道空气动力效应影响的研究[D]. 长沙:中南大学,2007. link1
[17] 余南阳,梅元贵.高速铁路隧道压力波动主要影响参数研究[J]. 中国铁道科学,2003,24(6):67-69. link1
[18] 田红旗.中国恶劣风环境下铁路安全行车研究进展[J].中南大 学学报(自然科学版),2010,6:2345-2442. link1
[19] 高广军. 强侧风作用下列车运行安全性研究[D]. 长沙:中南大 学交通运输工程学院,2008. link1
[20] 任尊松,徐宇工,王璐雷,等. 强侧风对高速列车运行安全性 影响研究[J]. 铁道学报,2006,28(6):46-50. link1
[21] 田红旗.风环境下的列车空气阻力特性研究[J].中国铁道科 学,2008,29(5):108-112. link1
[22] 苗秀娟,高广军. 不同风向角和地面条件下的列车空气动力 性能分析[J]. 机车电传动,2006(3):33-35. link1
[23] 苗秀娟,高广军.基于DES的车辆横风气动性能模拟[J].中南 大学学报(自然科学版),2012,43(7):2855-2860. link1
[24] 周 丹,田红旗,鲁寨军. 大风对路堤上运行的客运列车气动 性能的影响[J]. 交通运输工程学报,2007,7(4):6-9. link1
[25] 熊小慧,梁习锋,高广军,等. 兰州—新疆线强侧风作用下车 辆的气动特性[J]. 中南大学学报(自然科学版),2006,37(6): 1183-1188. link1
[26] 周 丹,田红旗,杨明智,等. 强侧风下客车在不同路况运行 的气动性能比较[J]. 中南大学学报(自然科学版),2008,39 (3):554-559. link1
[27] Liu Hui,Tian Hongqi,Li Yanfei. Short-term forecasting optimization algorithms for wind speed along Qinghai—Tibet railway based on different intelligent modeling theories[J]. Journal of Central South University of Technology,2009,16(4):690- 696. link1
[28] Liu Hui,Tian Hongqi,Chen Chao,et al. A hybrid statistical method to predict wind speed and wind power[J]. Renewable Energy,2010,35(8):1857-1861. link1
[29] 刘 辉. 青藏铁路运行安全保障系统大风预测优化算法及推 广应用研究[D]. 长沙:中南大学交通运输工程学院,2008. link1
[30] 刘 辉,田红旗,李燕飞. 基于小波分析法与滚动式时间序列 法的风电场风速短期预测优化算法[J]. 中南大学学报(自然 科学版),2010,41(1):370-375. link1
[31] 潘迪夫,刘 辉,李燕飞,等. 青藏铁路格拉段沿线风速短时 预测方法[J]. 中国铁道科学,2008,29(5):129-133. link1
[32] 高广军,田红旗,姚 松,等.兰新线强横风对车辆倾覆稳定性 的影响[J].铁道学报,2004,26(4):36-40. link1
[33] Suzuki M,Tanemoto K,Maeda T. Aerodynamic characteristics of train/vehicles under cross winds[J]. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics,2003,91:209-218.
[34] Bettle J,Holloway A G L,Venart J E S. A computational study of the aerodynamic forces acting on a tractor-trailer vehicle on a bridge in cross-wind[J]. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics,2003,9:573-592. link1
[35] 马淑红,马韫娟. 瞬时风速对高速列车安全运行的影响及其 控制[J]. 铁道工程学报,2009(1):11-16. link1
[36] 葛盛昌,蒋富强. 兰新铁路强风地区风沙成因及挡风墙防风 效果分析[J]. 铁道工程学报,2009(5):1-4. link1
[37] 韩万水,陈艾荣. 风环境下行驶于大跨度桥梁上的车辆安全 评价及影响因素研究[J]. 空气动力学学报,2008,26(4):466- 472. link1
[38] 郭迪龙,姚拴宝,刘晨辉,等.高速列车受电弓非定常气动特 性研究[J].铁道学报,2012,34(11):16-21. link1
[39] 田志军. 电气化铁路接触网防风技术研究[J]. 建设机械技术与 管理,2007(7):100-103. link1
[40] 王前选,梁习锋,刘堂红,等. 高速列车车体气动载荷疲劳强 度实验装置研究[J]. 中南大学学报(自然科学版),2014,45 (8):2885-2890. link1
[41] 王前选,梁习锋,高广军. 高速列车车体交变气动载荷实验装 置研究[J]. 铁道学报,2013,35(8):29-34. link1
[42] 王前选,梁习锋,任 鑫. 列车高速通过隧道时车内压力波模 拟实验研究[J]. 中南大学学报(自然科学版),2014,45(5): 1699-1704. link1