高速列车气动外形优化设计

高速列车气动外形优化设计是轨道车辆节能降耗和运行品质提升的重要研究方向之一，也是目前交通行业的研究热点。我国国土面积大，覆盖高温、高湿、高海拔等多种地理环境条件，高速列车运行时面临着更为复杂的气动效应问题，这就需要从减阻、气压波、结构疲劳等多个方面去提升高速列车的设计水平和运行品质。本书从高速列车气动外形设计原理、气动外形系统减阻优化、新头型多学科优化设计、表面改形减阻技术、风洞试验技术、动模型试验技术、典型线路气动载荷等方面，阐述高速列车新头型设计及综合气动效应研究内容，全面、系统地概述了新头型及气动外形设计流程、高速列车综合气动效应相关的理论以及相应的分析方法。本书总结了高速列车气动外形优化设计领域中的理论研究、计算机仿真分析、多学科优化设计和实车试验验证方面的部分研究成果，还介绍了近年来国内外关注度较高的表面改形减阻技术等。本书建立了从理论基础到工程设计方法，再到*终工程设计的设计理念，便于读者轻松掌握高速列车新头型设计及系统减阻技术问题的研究方法。本书可以作为相关科研院所研究人员、高校师生等学习高速列车空气动力学的入门教程或参考书，也可以作为学习高速列车新头型设计及综合气动效应相关技术的入门教程或参考书。

前言
第1章列车空气动力学基本理论
1.1流体力学基本概念
1.2计算流体力学基本概念
1.2.1CFD计算流程
1.2.2离散化
1.2.3流体力学的研究方法
1.3流体运动及换热基本控制方程
1.4湍流模型
1.5近壁面模型
1.6CFD求解计算的方法
1.6.1耦合求解法
1.6.2分离求解法
1.6.3SIMPLE算法
1.7网格简介
1.7.1结构化网格
1.7.2非结构化网格
1.7.3混合网格
1.8小结
参考文献
第2章列车空气动力学数值仿真技术
2.1基于ICEM和FLUENT的求解方法
2.1.1建立计算模型
2.1.2网格生成
2.1.3求解
2.1.4CFD-POST后处理
2.1.5列车明线气动特性
2.2基于STAR-CCM+的求解方法
2.2.1建立计算模型
2.2.2表面准备
2.2.3面网格
2.2.4生成体网格
2.2.5求解
2.2.6后处理
2.3湍流模型对列车气动性能的影响
2.3.1几何模型
2.3.2计算网格独立性检验
2.3.3湍流模型
2.3.4离散格式及湍流模型对计算结果的影响
2.3.5列车气动特性
2.3.6本节小结
2.4小结
参考文献
第3章列车气动外形减阻设计
3.1动车组新头型优选
3.1.1动车组气动计算模型
3.1.2流场计算结果分析
3.2列车头部细长比
3.2.1计算模型
3.2.2基本气动力对比
3.3列车头部剖面控制线
3.3.1列车模型
3.3.2列车头部控制线形状与基本气动性能
3.4转向架区域裙板优化
3.4.1裙板延伸优化模型
3.4.2裙板延伸优化模型气动力
3.4.3压力分布
3.5转向架区域隔墙优化
3.5.1倾斜隔墙优化模型
3.5.2气动性能
3.5.3压力分布
3.6小结
第4章列车头型多学科优化设计
4.1多学科优化设计流程
4.1.1参数化几何模型建立
4.1.2优化设计变量选取及CATIA脚本程序修改
4.1.3气动力优化设计流程搭建
4.2头型关键结构参数对气动性能的影响及权重分析
4.2.1设计参数与气动力相关性分析
4.2.2优化设计变量对气动力的影响
4.3小结
参考文献
第5章表面改形减阻技术
5.1表面改形减阻方案
5.1.1非光滑凹坑结构
5.1.2非光滑凹槽/肋条结构
5.2减阻效果对比评估
5.2.1计算模型
5.2.2计算工况和条件
5.2.3不同形式非光滑结构对比分析
5.3单区域表面改形减阻评估
5.3.1转向架区域
5.3.2风挡区域
5.4多区域表面改形减阻评估
5.5八编组气动减阻效果评估
5.6影响机理分析
5.6.1剪切应力
5.6.2湍流黏度
5.6.3涡量
5.6.4局部对比
5.6.5小结
参考文献
第6章风洞试验验证技术
6.1气动力风洞试验
6.1.1列车气动特性的风洞试验系统
6.1.2试验设备和模型
6.1.3数据处理
6.1.4试验结果
6.1.5小结
6.2气动噪声风洞试验
6.2.1试验设备与模型
6.2.2试验内容与方法
6.2.3试验数据处理
6.2.4试验结果及分析
6.2.5小结
6.3动模型试验
6.3.1试验平台原理
6.3.2动模型平台测试系统
6.3.3试验模型及测点分布
6.3.4动车组通过隧道压力测量
6.3.5列车通过隧道时气动载荷变化规律
6.3.6小结
参考文献
第7章实车试验验证技术
7.1实车试验与评估方法
7.1.1测试系统
7.1.2测点布置
7.1.3试验实施与完成情况
7.2典型线路气动载荷谱
7.2.1试验概况
7.2.2秦岭隧道群内大气数据测试
7.2.3秦岭隧道群司机室侧窗玻璃气动载荷
7.2.4小结
参考文献