高速列车空气动力学数值模拟——基于STAR-CCM+软件

本书为“高速铁路基础研究与技术创新丛书”之分册，系统阐释了STAR-CCM+软件知识，以及基于此软件的高速列车空气动力学数值模拟技术及应用。
高速列车空气动力学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。本书基于作者团队的高铁科研成果和STAR-CCM+技术而编著。 全书内容包括：计算流体力学基础知识，明线运行高速列车的空气动力学计算、横风气动计算、明线交会气动计算、隧道气动效应计算、列车气动声学计算。
本书适合高速列车科研和研发人员、工程技术人员参考，也可供从事传热、流体流动等领 域的科研人员、工程技术人员参考，还可作为高校相关专业教材或参考书。

第1章 绪论
1.1 高速列车空气动力学研究概况
1.1.1 背景
1.1.2 研究手段
1.2 高速列车空气动力学数值模拟国内外研究现状
1.2.1 国内研究现状
1.2.2 国外研究现状
1.3 轨道交通运载工具空气动力学数值模拟展望
1.3.1 数值模拟技术的发展
1.3.2 更高速度轨道交通运载工具气动效应研究
1.3.3 新型高速轨道交通运载工具
1.4 本书内容、架构和特色
第2章 计算流体力学基础
2.1 流体力学的基本概念
2.1.1 连续介质
2.1.2 流体的导热性
2.1.3 流体的黏性
2.1.4 可压缩流体与不可压缩流体
2.1.5 层流流动与湍流流动
2.1.6 定常流与非定常流
2.2 计算流体力学简介
2.2.1 CFD计算流程
2.2.2 离散化
2.2.3 流体力学的研究方法
2.3 流体运动及换热的基本控制方程
2.4 湍流模型
2.5 近壁面模型
2.5.1 壁面函数法
2.5.2 低Re数k-ε模型法
2.6 CFD求解计算的方法
2.6.1 耦合求解法
2.6.2 分离求解法
2.6.3 SIMPLE算法
2.7 网格简介
2.7.1 结构化网格
2.7.2 非结构化网格
2.7.3 混合网格
2.8 STAR-CCM+软件概述
第3章 明线运行高速列车气动效应
3.1 明线运行高速列车气动数值模拟技术
3.1.1 几何模型的导入及处理
3.1.2 网格划分
3.1.3 数值模型设置
3.1.4 边界条件设置
3.1.5 求解及监控设置
3.2 列车气动性能分析
3.2.1 网格独立性检验
3.2.2 列车气动载荷及周围流场特性
3.2.3 流线型长度对高速列车气动特性的影响
第4章 横风下高速列车气动效应
4.1 横风下高速列车空气动力学研究背景
4.1.1 研究意义
4.1.2 研究手段
4.2 横风下高速列车气动效应数值模拟技术
4.2.1 几何模型的导入及处理
4.2.2 网格划分
4.2.3 数值模型设置
4.2.4 边界条件设置
4.2.5 求解及监控设置
4.3 横风对列车气动性能影响分析
4.3.1 气动载荷特性
4.3.2 表面压力及周围流场特性
4.4 流线型长度对列车气动性能影响分析
4.4.1 列车气动力
4.4.2 列车表面压力及周围流场
第5章 高速列车明线交会气动效应
5.1 明线交会下高速列车空气动力学研究背景
5.2 明线会车下高速列车气动效应数值模拟技术
5.2.1 几何模型的导入及处理
5.2.2 网格划分
5.2.3 数值模型设置
5.2.4 边界条件设置
5.2.5 求解及监控设置
5.3 明线会车下高速列车气动特性
5.3.1 气动载荷特性
5.3.2 表面压力与周围流场特性
5.4 不同轨道线间距对列车气动性能影响规律分析
5.4.1 气动力
5.4.2 气动力矩
5.4.3 会车压力波
第6章 列车隧道通过气动效应
6.1 列车隧道通过空气动力学研究背景
6.1.1 隧道压力波
6.1.2 影响隧道压力波的因素
6.2 列车隧道通过气动效应数值模拟技术
6.2.1 几何模型的导入及处理
6.2.2 网格划分
6.2.3 数值计算模型设置
6.2.4 边界条件设置
6.2.5 求解及监控设置
6.3 列车气动性能分析
6.3.1 列车周围流场分析
6.3.2 列车表面压力及气动力
6.3.3 隧道测点压力及速度
6.3.4 隧道出口微压波
6.4 不同隧道断面列车气动性能


6.4.1 列车表面压力及气动力

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