导流装置对高速磁浮列车气动特性的影响

由于车轨悬浮间隙的存在，高速磁浮列车的悬浮架周围流场紊乱且气动力复杂，影响列车的悬浮和导向性能。基于计算流体力学建立了3车编组的高速磁浮列车气动数值仿真模型，研究了列车气动特性及车轨间隙和悬浮架周围的流场结构，分析了3种不同形式的导流装置（板式、短楔形、长楔形）对列车气动特性的影响规律。研究结果表明：在500 km/h的运行速度下，气流通过头车鼻尖底部悬浮间隙直接冲击在头车一位端悬浮架迎风侧，形成的压差阻力使头车气动阻力大幅增大；受悬浮架扰流影响，气流在车体底部形成了大面积的正压区，直接导致头车气动升力和气动力矩大幅提高且远高于中间车及尾车气动升力。根据研究结果，改变头车鼻尖底面结构，控制进入车轨磁浮间隙的气流流量和方向，改善了列车表面压力分布情况，协同降低了列车气动阻力、气动升力和点头力矩。与原型磁浮列车相比，3种导流装置均能实现减阻降升，其中气动特性优化效果最好的长楔形导流装置可实现减小整车气动阻力3.6%、头车气动升力40.6%和头车点头力矩80.3%，综合气动性能最好。