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代表性成果一:时速350km高速列车流动控制及减阻降噪技术

发布时间:2021-01-29    作者:    来源:    浏览次数:     打印


依托的国际合作项目名称:《Development of the Aerodynamic Assessment and Mitigation Design Guidance Manual for High Speed Trains》、《高速列车空气动力学国际化研究领军人才培养项目》

外方PI: Alexander Keylin (Transportation Technology Center, Inc., US)、 Shan Zhong(曼彻斯特大学)、Sinisa Krajanovic (查尔姆斯理工大学)

中方PI: 高广军(中南大学)

随着列车运行速度的增加,列车空气动力学问题愈发突出,列车时速超过350 km/h后,能耗急剧增加,气动阻力占运行总阻力的85%以上;同时,下一代高速轮轨及高速磁浮列车突入隧道产生的强交变压力及微气压波激化,加剧车隧结构疲劳损伤趋势并导致恶劣的噪声污染,严重制约“更高速”轮轨及高速磁浮列车的行车安全和环保性能,成为发展“更高速”交通系统关键技术的瓶颈问题。为了保证更高速列车运行的气动安全和实现节能环保的目标,亟待开展更高速轨道交通列车流动控制及减阻降噪研究。项目组在国家留学基金委创新型人才国际合作培养项目和美国高速列车气动性能安全评估规范等国际合作项目的支持下,与国际上该研究领域知名的曼彻斯特大学、蒙纳士大学、查尔姆斯理工大学、美国TTCI等高校和机构合作,瞄准“交通强国”、“铁路走出去”等国家战略,采用选派优秀学生赴英攻读博士学位、联合培养、教师互访等方式,培养具有广阔的国际视野、优良的职业素养,具有系统的交通运输工程专业知识、扎实的科学研究能力的中国未来轨道交通创新型领军人才。系统开展了高速列车流动控制与气动外形形性协同设计、高速列车/隧道耦合气动安全与乘员舒适性、高速列车流固耦合减振降噪理论等方面的研究,为更高速列车运行安全与减阻节能提供理论依据和技术支撑。

与美国TTCI共同制定了美国400 km/h高速列车气动性能安全评估规范,提出了400 km/h高速列车气动性能评价指标与缓解措施。与英国曼彻斯特大学共同申报了高速列车空气动力学国际化研究领军人才培养项目,为培养具有广阔的国际视野、系统的交通运输工程专业知识、扎实的科学研究能力的中国未来轨道交通领域的创新型领军人才奠定了基础。

与澳大利亚蒙纳士大学开展了高速列车转向架区域风洞试验,商讨了基于涡流发生器的流动控制减阻方式,构建了高速列车近尾区域流场的风洞试验测试方法,揭示了高速列车尾部流场结构特性和涡流发生器的控制机理,实现了尾车减阻5%以上。双方在列车周围流场结构、横风条件下路堤上列车运行安全性、列车长度对列车周围流场影响等方面开展了深入合作,近年联合发表的论文3篇。

与瑞典查尔姆斯理工大学共同研究PANS算法在高雷诺数的高速列车周围流场的应用适应性,全面参与了轨道交通十三五重点专项中高速列车和城轨列车转向架防/除积雪结冰技术研究项目,还连续两年在中南大学开设了硕士全英文课程《计算流体力学》和博士全英文课程《高等流体力学》,并建设国际化课程《计算流体力学》。双方合作培养了5名博士研究生、1名访问学者。吸引查尔姆斯理工大学1名博士后进中南大学工作,并聘为特聘教授。合作的主要论文8篇。