风环境下高速列车-弓-网的气弹失稳机理研究

列车高速运行时，在列车风和环境风耦合作用下，车体及弓网可能发生气弹失稳，这对列车运行安全、弓网基础功率的正常发挥和电网寿命等都会产生直接的影响。本课题采用数值模拟、动模型试验及实车试验相结合的方法，通过编制高速列车-受电弓-接触网多尺度复杂体系下大涡模拟计算软件，建立流场、结构弱耦合/迭代耦合的气动弹性数学模型，研究风致车体及弓网结构气弹失稳的空气动力学和气动弹性力学特性，以及激发这些失稳振动的气流形态和作用机理；揭示不同气流模式的形成、演化及其与气动载荷谱之间的关系；得到车体及弓网气动载荷谱和结构弹性参数的改变对失稳临界风速及作用机制的影响规律；提出避免风致车体、弓网气弹失稳的有效措施。

在大风作用下，列车高速运行时车体及弓网受到非定常气动载荷过大，可能诱发气弹失稳，危及列车运行安全。本课题采用数值模拟、风洞试验及实车试验相结合的方法，研究风致车体及弓网结构气弹失稳的空气动力学和气动弹性力学特性，以及激发这些失稳振动的气流形态和作用机理，并提出提高车体、弓网稳定性的有效措施。通过研究，得到大风作用下高速列车-受电弓气动载荷和尾部涡系结构，揭示了车体表面气流分离及拖拽涡的形成与发展机理；得到接触网气动载荷及失稳临界风速；比较分析不同类型的导流罩对降低车辆横向气动力和倾覆力矩、改善受电弓处流动状态的影响。项目的研究成果为大风下避免风致车体、弓网气弹失稳现象及优化车体和受电弓结构提供了指导，对风区列车安全运行有重要的实际意义。.本项目已累计发表论文7篇，其中SCI收录2篇，EI/ISTP收录5篇；EI录用论文2篇；申请国家发明专利10项，其中已授权的5项；申请外观设计专利3项；培养研究生3名，其中已毕业1名。项目的主要研究成果作为《大风灾害环境下铁路行车安全关键技术研究及应用》的重要组成部分，获得湖南省科技鉴定1项；主要研究成果作为《高速列车/隧道耦合空气动力安全技术》的内容之一，获得湖南省科技进步一等奖1项。