基于仿生鲨鱼鳍结构的高速磁悬浮列车气动减阻研究OA北大核心CSTPCD

随着列车运行速度不断提升,气动阻力急剧增大,引发高能耗,不利于轨道交通节能。本文基于仿生学思想,提出一种安装于磁浮列车尾部的仿生鲨鱼鳍减阻结构,并采用三维Realizable k-ε两方程湍流模型,对安装鲨鱼鳍结构前后的高速磁悬浮列车周围流场及尾流特性进行数值模拟,分析鲨鱼鳍结构参数对列车尾流及气动阻力的影响。研究结果表明:鱼鳍结构使列车尾流向车辆纵向对称中心汇聚,从而起到了减速、增压的效果;不同鱼鳍结构参数对列车头车和中间车的气动阻力影响很小,但对尾车的气动阻力影响明显,且主要影响尾车压差阻力;当在鱼鳍高度较小时改变鱼鳍前角,或在鱼鳍前角较小时改变鱼鳍高度,尾车气动阻力受到的影响更为显著,即尾车气动阻力随鱼鳍高度的增加和前角的增大均呈现平缓下降趋势。当仿生鱼鳍高度为300 mm、前角为60°时,气动减阻效果最佳,尾车减阻率达10.2%,整车减阻率达4.3%。研究成果可为更高速列车的气动减阻降耗提供技术参考。