强风中高速列车空气动力学性能
高速铁路动车组横风空气动力学分析
特别策划高速铁路动车组横风空气动力学分析吴敬朴1，龚增进2，李红梅1，宣言1，许聪2（1.中国铁道科学研究院集团有限公司铁道科学技术研究发展中心，北京100081；2.中国铁道科学研究院集团有限公司科技和信息化部，北京100081）摘要：横风对动车组行驶安全危害极大，通过建立8辆车编组的CRH2C型动车组、高架桥梁、高路堤空气动力学模型，根据《铁路技术管理规程（高速铁路部分）》大风限速规定，对20、25m/s风速下高架桥梁和高路堤区段的动车组空气动力学进行仿真计算，分析不同风向角对动车组空气动力学的影响。
结果表明：风向对动车组空气动力学响应的影响大于风速对动车组空气动力学响应的影响；随着风速增大，动车组受到的横向力、升力、点头力矩和摇头力矩呈现增大的趋势，25m/s风速动车组200km/h运行时比20m/s风速动车组300km/h运行时，在高架桥梁区段分别增大约1%、25%、28%、2%；在高路堤区段分别增大约16%、34%、35%、17%。
关键词：高速铁路；CRH2C；动车组；横风；空气动力学；高架桥梁；高路堤中图分类号：U270.11文献标识码：A文章编号：1001-683X（2021）10-0015-07 DOI：10.19549/j.issn.1001-683x.2021.10.0150引言高速运行的列车在遇到强横风时，空气动力学性能会发生恶化，列车受到的空气阻力、升力和横向力迅速增加，列车的横向稳定性受到显著影响，严重时甚至可能导致列车脱轨、倾覆及人员伤亡。
根据研究，在特大桥梁、高架桥梁、高路堤等运行路段，环境风的作用更突出和复杂，列车脱轨、翻车的可能性大大增加。
为使列车安全地通过风区，避免发生列车脱轨、倾覆事故，国内外都开展了横风空气动力学响应以及相应的行车安全保障体系等研究。
基金项目：中国国家铁路集团有限公司科技研究开发计划项目（P2019T001）；中国铁道科学研究院集团有限公司科技研究开发计划项目（2020YJ200）第一作者：吴敬朴（1976—），男，副研究员。
高速列车运行时的空气动力学分析
高速列车运行时的空气动力学分析随着科技的不断进步与发展，高速列车已经成为现代交通系统中不可或缺的一部分。
高速列车运行时面临着许多复杂的工程问题，其中之一便是空气动力学分析。
空气动力学分析是研究列车在运行过程中与周围空气的相互作用，以及对列车运行性能的影响的科学方法。
本文将着重讨论高速列车运行时的空气动力学特性以及相关分析方法。
首先，高速列车在运行时所面临的空气动力学挑战主要包括空气阻力、气动力噪声和抗侧风能力等。
空气阻力是高速列车在高速运行过程中所经历的最主要的阻力。
阻力的大小直接影响列车的能耗和最大运行速度。
空气动力学分析的一个重要目标便是降低空气阻力以提高列车的能效。
减小列车截面积、优化车身外形以及改善车体与空气的流动状态都是降低空气阻力的有效措施。
其次，气动力噪声是高速列车运行时产生的另一个重要问题。
高速列车在高速运行时会产生类似于风声的气动噪声，严重影响列车内部的舒适性。
空气动力学分析可用于优化列车车体和底盘结构，减少气动噪声的产生。
另外，高速列车的抗侧风能力也是空气动力学分析的重要内容之一。
在高速列车系统设计中，必须考虑列车在遭遇风力侧向作用时的稳定性。
通过空气动力学分析，可以确定合理的车体外形、轮轨间距以及悬挂系统等参数，提高列车的抗侧风能力，确保列车的稳定性和安全性。
针对上述问题，空气动力学分析采用不同的方法与技术进行研究。
其中最常见的方法是数值模拟和实验测试。
数值模拟是空气动力学分析中常用的一种方法。
通过建立数学模型和计算流体力学（CFD）仿真来模拟列车在不同运行状态下与空气的相互作用。
在数值模拟中，需要考虑列车的几何形状、气动力学特性以及周围空气的流动状态等因素。
通过对模型进行多次仿真计算和分析，可以获取列车在不同条件下的空气动力学特性。
实验测试则是验证数值模拟结果的一种有效手段。
通过在风洞或运行场地进行实验测试，可以获得列车在真实运行环境中的气动力学数据。
实验测试可以帮助研究人员验证数值模拟结果的准确性，并进一步改进模型和分析方法。
高速列车风荷载与动力学特性研究
高速列车风荷载与动力学特性研究近年来，随着高速铁路的不断发展，高速列车作为一种重要的交通工具，受到了越来越多的关注。
然而，高速列车在运行过程中会受到各种外部力的影响，其中风荷载是一个重要的因素。
本文将重点探讨高速列车在风荷载下的动力学特性，以及相关的研究进展。
一、高速列车风荷载的产生原因高速列车在运行过程中会受到两个主要风荷载的作用：迎风荷载和侧风荷载。
迎风荷载即风向与列车运行方向相同，由于列车速度较快，风与列车的相对速度很大，因此产生的迎风荷载也较大。
侧风荷载则是指风向与列车运行方向垂直，由于列车的结构对侧风较敏感，侧风荷载也是一个重要的考虑因素。
高速列车风荷载的产生原因主要有以下几个方面：1. 空气动力学效应：当列车以高速行驶时，空气在列车周围形成了较大的压力差，产生了空气动力学效应，使得列车受到了迎风和侧风的作用。
2. 地理环境因素：列车的运行环境往往会有地理因素的限制，例如高山、大桥等地形，这些地方容易形成风洞效应，进一步增加了列车的风荷载。
3. 气象因素：气象条件也会对列车的风荷载产生一定的影响，例如风速、风向和气压等因素。
二、高速列车风荷载的计算方法高速列车风荷载的计算方法主要分为两种：试验方法和数值模拟方法。
试验方法是通过在真实环境中进行风洞试验或实车试验，测量列车在不同风速下的荷载情况。
而数值模拟方法则是通过建立数学模型和计算流体力学模型，模拟列车在风中的动力学行为，计算出列车的风荷载。
目前，国内外学者已经对高速列车的风荷载进行了大量的研究。
一些研究表明，高速列车的风荷载与列车的速度、形状、尺寸、空气动力学特性和风速等因素密切相关。
因此，在设计和运营高速列车时，需要综合考虑这些因素，以确保列车的安全性和稳定性。
三、高速列车风荷载对列车的影响高速列车风荷载对列车有着重要的影响，不仅会对列车的稳定性和安全性产生影响，还会对列车的动力学特性产生变化。
1. 列车的稳定性：高速列车在风荷载下容易出现摇晃、晃动等稳定性问题，尤其是在遇到侧风时更加明显。
强侧风对时速350km高速列车气动性能影响分析
收稿日期:2018-12-19作者简介:谢红太(1993—),男,助理工程师,硕士,研究方向为铁道规划及动车组行车安全设计。
强侧风对时速350km 高速列车气动性能影响分析谢红太1,2(1.中设设计集团股份有限公司铁道规划设计研究院,江苏南京210014;2.兰州交通大学机电工程学院,甘肃兰州730070)摘要:采用NURBS 曲面设计方法完成对某型高速列车头车的三维数字化设计建模,基于三维定常不可压的黏性流场N-S 及k-着方程湍流模型,利用有限体积数值模拟方法分析计算出列车的速度阻力函数关系,同时针对列车在不同风向角的强侧风环境中运行时压力场和速度场做了进一步研究。
研究发现:在无风明线上运行时列车所受空气阻力与运行速度的平方成正比,侧风运行时随着风向角的扩大空气阻力系数呈现先增大后逐渐下降的变化趋势。
流场分布结构复杂不规律,当侧风情况较为严重时正压区主要分布在迎风侧,负压区主要分布在背风侧和车顶部位,且负压表现更为强烈,列车前端滞止点向迎风侧发生偏移,致使迎风侧与背风侧产生巨大压差。
关键词:高速列车;空气动力学;流场结构;NURBS 方法中图分类号:U266.2文献标志码:A第36卷第3期2019年6月华东交通大学学报Journal of East China Jiaotong University Vol.36No.3Jun .,2019近年来,高速动车组旅客列车逐渐普及并大幅提速,2017年9月我国在京沪线相继开行350km/h “复兴号”高速动车组,并在此基础上做了大范围推广的战略性规划。
高速列车与空气存在的相对复杂无规律的快速强烈运动,致使列车气动阻力问题突出,高速列车空气动力学性能恶化[1-4]。
在高速列车设计研发过程中如何使其具有优良的空气动力学性能显得愈来愈重要,尤其在适应空气运行环境较差的地段及应对突发恶劣天气变化的能力要求越来越高。
比如列车高速运行过程中的气动阻力问题及列车在强侧风下的横向、纵向、垂向不稳定性问题等[5-8]。
超高速列车风阻与空气动力学特性分析
超高速列车风阻与空气动力学特性分析随着经济全球化和科技进步的推动，世界各国的交通运输行业正在迎来一场革命。
在这个时代，居民出行、商业物流、旅游观光等需求均日益增长，人们对交通工具的速度、安全和舒适性的要求也日趋提高。
为了满足这些要求，超高速列车作为新兴的交通方式，已成为人们关注的热门话题。
超高速列车的速度将达到每小时1000公里以上，因此，风阻与空气动力学特性是使其运行成功的关键因素之一。
本文将从风阻和空气动力学角度探讨超高速列车的设计和运行。
1.风阻分析风阻是机动车、船舶、飞机等行驶时产生的重要阻力，超高速列车也不例外。
该阻力主要由空气流经列车前端、顶部和侧面时产生的空气阻力和漏风阻力两部分组成。
空气阻力是超高速列车最大的阻力来源。
当列车行驶时，空气流以很高的速度在车体上碰撞，形成一种阻力并降低列车的速度。
这种阻力大小与列车前截面积、前端形状、车体长度和气动表面特性等有关。
因此，在设计超高速列车时，需要考虑前端的形状和摆放姿态等因素，以减小空气阻力。
漏风阻力是指列车在高速行驶过程中由于车底和车体之间的间隙产生的空气流。
这种阻力大小与列车底部形状、地面条件、风速和侧风等因素有关。
漏风阻力通常通过控制列车高度、减少车底部分离等方法减小。
2.空气动力学分析空气动力学是可以描述物体在空气中运动时的力学现象。
因此，在设计超高速列车时，需要对其进行空气动力学分析。
超高速列车在运行时，会产生巨大的气动力和振动。
因此，在设计车辆的同时，需要充分考虑它的空气动力学特性。
例如冲击波（shock wave）、气动加热（aerodynamic heating）、空气激振（aeroelasticity）等都是超高速列车设计中必须考虑的因素。
冲击波是当速度超过音速时产生的物理现象。
当超高速列车高速运行时，会产生剧烈的冲击波，导致车体表面温度急剧上升，这对列车的稳定性和安全性都有很大影响。
气动加热是由于空气流经车体表面时，由于摩擦产生的能量而导致车体表面温度升高。
高速列车的空气动力学性能研究及优化
高速列车的空气动力学性能研究及优化随着科技的发展，高速列车已经成为现代交通的主要代表之一。
高速列车在运行的过程中，需要经历各种复杂的力学问题，其中空气动力学性能的优化就是其中之一。
本文将围绕这个主题进行探讨和研究。
一、高速列车的运行原理在对高速列车的空气动力学性能进行研究之前，我们需要了解高速列车的运行原理和主要参数。
高速列车是一种高速运输工具，它主要通过轮轨的方式进行移动。
轨道是高速列车的基础设施，其具有一定的弹性和平滑性，可以承受高速列车的运行。
高速列车的运行速度一般在300-500km/h之间，需要具备非常优秀的动力系统和制动系统。
主要参数包括：列车车长、车高、车宽、外形、空气动力学和制动性能、安全装置、载客量、速度等。
二、高速列车的空气动力学性能空气动力学性能是指高速列车在运行的过程中所受到的空气力。
空气力是指由空气对高速列车表面所产生的压强、阻力、升力和侧向力等。
这些力量将对高速列车的性能和运行产生非常重要的影响。
其中，阻力是高速列车所受到的最重要的空气力，它决定了列车的最大速度。
阻力来源主要有三种：摩擦阻力、空气阻力和惯性阻力。
其中，空气阻力是最主要的，因为其与速度的平方成正比。
三、高速列车空气动力学性能的优化方法为了提高高速列车的空气动力学性能，需要采取一系列的优化方法。
这些方法包括：1、优化列车外形列车的外形是影响列车空气动力学性能的一个非常重要的因素。
因此，优化列车的外形可以有效地降低列车的风阻，提高列车的空气动力学性能。
一般来说，合理规划车身流线型外形、减小车身折角、减小车底距离地面高度、减小车宽和车顶高度，都是有效的优化手段。
2、采用降阻方案为了降低列车受到的空气阻力，可以采用多种不同的降阻方案。
目前主流的方法包括：外形改进、吸气装置、混合动力、铰接式车体、活动式车体、气动型车体等。
3、提高列车的抗风稳定性为了提高列车在高速列车的运行中的抗风稳定性，可以在车身上增加一些非常细微的附加装置。
强侧风对时速350 km高速列车气动性能影响分析
强侧风对时速350 km高速列车气动性能影响分析谢红太【摘要】采用NURBS曲面设计方法完成对某型高速列车头车的三维数字化设计建模,基于三维定常不可压的黏性流场N-S及k-ε方程湍流模型,利用有限体积数值模拟方法分析计算出列车的速度阻力函数关系,同时针对列车在不同风向角的强侧风环境中运行时压力场和速度场做了进一步研究.研究发现:在无风明线上运行时列车所受空气阻力与运行速度的平方成正比,侧风运行时随着风向角的扩大空气阻力系数呈现先增大后逐渐下降的变化趋势.流场分布结构复杂不规律,当侧风情况较为严重时正压区主要分布在迎风侧,负压区主要分布在背风侧和车顶部位,且负压表现更为强烈,列车前端滞止点向迎风侧发生偏移,致使迎风侧与背风侧产生巨大压差.【期刊名称】《华东交通大学学报》【年(卷),期】2019(036)003【总页数】9页(P7-15)【关键词】高速列车;空气动力学;流场结构;NURBS方法【作者】谢红太【作者单位】中设设计集团股份有限公司铁道规划设计研究院,江苏南京 210014;兰州交通大学机电工程学院,甘肃兰州 730070【正文语种】中文【中图分类】U266.2近年来，高速动车组旅客列车逐渐普及并大幅提速，2017年9月我国在京沪线相继开行350 km/h“复兴号”高速动车组，并在此基础上做了大范围推广的战略性规划。
高速列车与空气存在的相对复杂无规律的快速强烈运动，致使列车气动阻力问题突出，高速列车空气动力学性能恶化[1-4]。
在高速列车设计研发过程中如何使其具有优良的空气动力学性能显得愈来愈重要，尤其在适应空气运行环境较差的地段及应对突发恶劣天气变化的能力要求越来越高。
比如列车高速运行过程中的气动阻力问题及列车在强侧风下的横向、纵向、垂向不稳定性问题等[5-8]。
本文重点针对350 km/h某型高速列车列车风与大风耦合作用下的列车空气动力特性进行数值分析研究，为我国自主研发高性能高速列车提供理论支撑与技术保障。
高速列车空气动力学特性分析与控制
高速列车空气动力学特性分析与控制一、引言随着科技的不断发展，高速列车在现代交通中扮演着至关重要的角色。
为了确保高速列车的安全与舒适性，对其空气动力学特性进行分析与控制变得尤为重要。
本文将对高速列车的空气动力学特性进行深入探讨，并探讨可能的控制方法。
二、高速列车的空气动力学特性分析1. 气动阻力高速列车在运行中会受到空气阻力的作用，其中气动阻力是主要的阻力来源之一。
气动阻力与列车运行速度和外形设计有关。
通过使用空气动力学模拟软件，可以模拟高速列车在不同速度下的气动阻力，并优化外形设计以减小阻力。
2. 升力与失速高速列车在通过弯道时可能会产生升力，这可能会导致列车脱轨。
因此，对高速列车的升力特性进行分析是非常重要的。
通过调整车身设计和使用降低升力的设备，可以有效地控制列车的升力。
3. 过渡压力波与震荡当高速列车从一个隧道进入另一个隧道时，会在列车前部产生压缩空气，引发过渡压力波的形成。
这可能导致列车震荡，影响列车的稳定性和乘客的舒适性。
因此，对过渡压力波进行分析和控制是非常必要的。
三、高速列车空气动力学特性的控制方法1. 外形优化通过对列车外形的优化设计，可以降低气动阻力，提高列车的运行效率。
这可以包括减小前部面积，改变车身曲线等措施。
2. 使用辅助装置通过使用辅助装置，如空气动力学尾翼、空气动力学封顶等，可以有效控制列车的升力和过渡压力波的生成，提高列车的稳定性和乘客的舒适性。
3. 控制算法与系统利用先进的控制算法和系统，可以对列车的空气动力学特性进行实时监测和调整。
这可以包括使用传感器来采集数据，并使用反馈控制方法来优化列车的空气动力学性能。
四、空气动力学特性控制在实际工程中的应用高速列车空气动力学特性的分析与控制已经广泛应用于实际工程中。
例如，中国的高铁系统已经采用了多种控制措施来降低气动阻力和减小过渡压力波的产生。
这些控制措施已经显著提高了列车的能效和乘客舒适性。
五、结论高速列车的空气动力学特性对于列车的安全与舒适性至关重要。
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６８交通运输工程学报２００９举称结构，所以头车纛尾车形状相同。
图１为本文建立的计算模型，表ｌ为计算模型尺寸。
１．３计算工况图１计算模型对于横风作用下Ｆｉｇ．１Ｃｏｍｐｕｔａ￡ｉｏｎｆｎｏｄｅｌ列率外部流场的分析，疆前国内外比较通用的是合成风（％。
）法［２ａ］，即将列车视为静止，将外界自然风速发（ｋ制）朔刭车运行遮度的反向速度（一坟幽）进行矢量合成。
各分量之闻的关系觅图２。
图２中宣然风和列车纵向的夹角定义为风向角垂，合成风与列车纵向的爽角定义势德髋角（ＹａｗＡｎｇｌｅ）熬衰ｌ模型尺寸Ｔａｂ．１ＭｏｄｅＩｓｉｚ髑部位长／ｍ宽／ｍ离／ｍ头车、尾车２５．７３．３８３．７０中间车２５．Ｏ３．３８３．７０墨２风向不惹Ｆｉｇ．２Ｓｋｅｔｃｈｍａｐｏｆｗｉｎｄ８本文计算了５种工况，车速为２００ｋｍ・ｈ一，自然风速秀２凄．４ｌ【ｍ・ｈ～，风向惫釜秀０。
、２２．５。
、６７．５。
、４５．Ｏ。
和９０．ｏ。
，对应偏航角口为Ｏ。
、６．８。
、１３．３。
、１９．２。
和２３．７０。
ｌ。
霹计算区域与计算网格计算区域见图３。
由乎ＣＲＨ一２动车组车头郝分馥面比较复杂，因此，采用非结构网格，见图４。
计算过程中采用网格自适应技术，对网格密度不断调整，保证了计算精度。
２计算结果分析列车的外漉场结构和气动力会随合成风偏航角的不同而改变。
在合成鼹ｌ与襄车纵向存在一定的夹角的情况下，列车外流场豹结稳会变褥不对穆，（ａ）俯视图喜［二＝五］（ｂ）正视图。
弱３诗算区域Ｆｉｇ．３（：ｏｍｐｕｔ８ｔｉｏｎ黼ｎｅ图４计算网格Ｆｉｇ．４Ｃｏｍｐｕｌａｔｉｏｎｍ髂ｈｅ３气动力也会发生变化。
２．１流场结构分析列车的外流场结构是极其复杂的，研究外流场结梅对了解歹Ｉｌ车外部空气流动状况，设计巅车外形和研究列车空气动力学有很大意义。
本文分别对列车的迎风西区域、背风面区域、顶部区域、底部区域和尾部区域进行了观察，发现不同区域流场结构麓别很大，而且受到偏航角的影响也不同。
列车迎风筒区域、底部区域和顶部区域的流场结构比较筒单，流体变化不剧烈，觅图５。
但图５列车三维流场是，在列车的背风面区Ｆｉｇ．５３Ｄｎ。
ｆｉｅｌｄ。
ｆｔ。
ｉ。
域、尾部区域的结构就变得复杂得多。
２．１．１背风面流场列车背风面的流场结构会随镳靛角的变化露变化，本文计算了５个工况，偏航角的范围为ｏ。
～２３．７。
，列车背风面的流场结构基本相同。
垂Ｓ展示了岔为２３．？。
的情况下，从列车尾部穰列车上方观察到的列车整体流场结构。
从图５可以清楚地观察到列车的背风面产生了４个涡（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ），逗部骞１个浜（嚣）。
事实上尾部会产生２个漏，但由于另一个涡很小，无法在图５中显示，后面将详细对尾涡进行分析。
为了弄清每个涡产生的其俸位萋泼及与列奄表面脱离的情况，本文分别从不同的横截面观察、分析其二维流线，见图６，其中矗为横截面到车头的距离。
分析发现：涡Ａ在列车横截面右下方４．Ｏｍ处产生，４．Ｏ～８．ｏｍ褥到发展，其中６。
ｏｍ处最为明显，ｌｏ．０ｍ处基本消失；瀛转在列车横截匠右上方１０．Ｏｍ处产生，１２．Ｏｍ处已经非常明显，１２．０～４０。
４ｍ得到充分发展，４３．４ｍ处已经完全与列举表面脱懑，此后，这个禚越来越远离剜牵表面；涡Ｃ在列车横截面右下方１７．Ｏｍ处产生，１７．Ｏ～６２．４ｍ褥到充分发晨，６４．４ｍ处基本与列车表面脱离，在６８。
４ｍ开始逐渐减弱，最后消失；涡Ｄ在列车横截画右上方４３．４ｍ处产生，４３．４～６８．４ｍ得到充分发震，７６，２ｍ处完全与捌车表霹脱离，此震，这个涡越来越远离列车表面。
可以推断增加列车模型的长度，会观察到更多的涡有规律地产生且与列车表瑟脱离的过程。
第２期李雪冰，等：强风中高速列车空气动力学性能６９图６背风面横截面二维流线Ｆｉｇ．６２Ｄ８ｔｒｅａｍｌｉｎｅｓｆｏｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｒｏｓｓｓｅｃｔｉｏｎｓｏｆｌｅｅｗａｒｄ２．１．２尾部流场与列车背风面的流场结构相比，列车的尾涡结构比较简单。
偏航角也会影响尾涡的形成和发展，观察不同偏航角时不同横截面的二维流线，可以发现胗ｏ。
时两尾涡的变化规律基本相同。
图７从左到右所示的依次是舟为０。
、６．８。
和１９．２。
的尾部不同横截面二维流线图，可以看出不同偏航角尾涡随Ｄ的变化情况。
从图７中可以看出，随着横截面到车头距离的增大，左边的涡缓慢地向右移动，右边的涡向右移动较快而且很快消失。
口＝０。
时２个涡随着Ｄ的增加不断发展变大，中心位置距离逐渐变大，且不断上移。
在Ｋｈｉｅｒ的研究中［１叫，列车的背风侧出现了３个涡，而且３个涡形式和本文背风的前３个涡的形式是一样的，但是由于他的计算模型比较短，所以没有观察到背风侧区靠近列车顶部的涡不断产生和与列车脱离，以及靠近列车底面的涡不断产生和消失的规律性现象。
此外，他也没有对列车的尾部区域的涡进行详细研究。
图７尾邵横截面二维漉线Ｆｉｇ．７２Ｄｓｔｒ隐ＩＩｌｌｉｎｅｓｆｏｒｄｉｆｆｅｆｅｎｔｃｒｏｓｓｓｅｃｔｉｏ∞ｏｆｔａｉｌ２．２压力分布列车表面的压力是气动力的重要组成部分，压力的分布情况直接影响列车各个部分气动力的大小。
图８是５种工况下列车表面的压力（单位为Ｐａ）分布情况（每组图中从上到下依次为列车的迎风面、背风面、顶面、底面，列车向右运行）。
（１）ｐ为０。
时，只有车头的顶点处很小一部分正压较大，车尾顶点处一小部分负压绝对值较大，其余部分离车头和车尾越远，压力越小且均为负值；顶面和底面绝大部分区域处于负压状态，车头部分顶面负压绝对值比底面负压的绝对值小，中间两者基本相同，车尾部分的压力分布情况与车头部分相反。
由于来流跟列车纵向一致，因此，列车压力云图关于列车的纵向中心面对称。
（２）ｏ。
＜口＜２３．７。
时，列车的迎风侧出现正压区，而且随着偏航角的增大，这部分区域逐渐向车尾扩大；列车的背风面压力始终处于负压状态，尾部背风面的负压绝对值要小于迎风面的负压绝对值，这一部分区域随偏航角增加而减小ｌ列车顶面和底面仍然处于负压状态，但顶面的负压绝对值明显大于底面负压的绝对值，而且偏航角越大这种现象越明显。
图９从左向右列出了ｐ为ｏ。
、１３．３。
和２３．７。
情况下不同横截面的压力（单位为Ｐａ）云图，可以从局７０交通运输工程学报２００９单图８列车表面压力分布Ｆ遮．８ｐ转ｓｓｕｒｅｄｉｓ￡挪＞ｕ￡ｉｏｎｓｏｆｔｆ嚣辆ｓｕｆｆａｃｅ部更涛楚地展示上述现象。
２．３列率气动力列车的气动力包括侧力、升力、阻力和倾覆力矩，各力定义霓图１０，其中，本文中各力的方商陵图示箭头方向为正。
列霉的气动力嬲２部分构成：垂直作用在列车表面的噩力和作用在剜车表西切线方向的粘性力（摩擦力）。
为研究列车气动力分布以及各部分气动力的构成情况，本文对列车整奄、头车、书闫车和尾车的气动力分布及其梅成分鄹进行了研究，详细的计算结果见表２～５。
２．３．１气动力构成列车的侧力、升力、阻力和倾覆力矩中的压力和粘性力的比例并不相同，这一点在本文的计算中得到充分舔现。
观察裘２～５可以发现：压力对铡力的贡献远远大于粘性力对侧力的贡献，在升力中压力占的比例更大，而倾覆力矩是侧力和升力对列车作用懿综合镕理，压力瞧占主导地位，因此，在翔力、升力和倾覆力矩中粘性力几乎可以忽略；阻力中粘性力则占有很大比例，特别是在车体的中间部分，压力为ｏ，两头享秘逻车缀然压力占缀大毙例，但是因它们方向相反，基本可以相互抵消，特别是随着风向角的减小，这种现象更加明显。
图１１展承了列车整车、头车、中闯车翻冤车静阻力在不同工凝下静组成表２侧力Ｔｈｂ．２Ｓｊｄｅｆｏｒ嘲ｋＮ整车交举孛阕车趸擎工况总力压力粘性力总力腱力粘性力总力压力粘性力总力压力粘性力１６７．２７６５．８３１．４４５３．６５５３．０４Ｏ．６０２０．２５１９．７８Ｏ．４６—６．６２—７．ＯＯＯ．３８２６毒．５２Ｓ３。
０９１．４３５３．９３５３。
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Ｓｌ１９。
３８１８．９３０。
４６一Ｓ．８０—９。
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３８３４７．９３４６．７８１．１５４２．７９４２．３００．５０１２．５８１２．２２Ｏ．３６—７．４４—７．７４０．３０４２１．１３２０．４８０．６５２２．８２２２．５３Ｏ．２９４．６１４．４ＩＯ．２０一６．３０一６．４５Ｏ．１５５Ｏ．ＯＯ０。
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０００．００Ｏ．０ｅｅ。
００ｅ。
００表３黼力Ｔ抽．３Ｄ糌ｇｆｂｒ嘲ｋＮ整车受车ｌ；闻车惩肇工况总力压力粘惟力总力，Ｋ力粘性力总力压力粘性力总力压力粘惟力１２．７９一１．３４４．１３—５．０９—６．５３ｌ－４４１．４１Ｏ．００Ｌ４ｌ６．４８５．１９１．２９２Ｓ。
２０Ｏ。
０６５，１５～３．３８—５。
１７１．？９１．７ＳＯ．００ｌ。
７Ｓ６。
８３Ｓ。
２２１．６０３７．２９１．３７５．９２～Ｏ．３０一２．３８２．０７１．９９Ｏ．００１．９９５．６０３。
７５１．８６４８．７０２．４８６．２２Ｚ．４７０．２５２．２１２．０６０．００Ｚ０．６０４．１７２．２２１．９５Ｓ９．Ｏｌ３．６４５．３７３．４８１．３６２．１３１。
７１Ｏ．ＯＯ１．７１３．８２２．２９１。
５３情况，可浚更蕊观地表明上述规律。
２．３．２气动力分布气动力是直接终用凌列车表磷的外力，研究气动力的分布可敬弄清列车各部分受笺懿外力的详缨情况，可以为列车的总体设计提供有力的依据。
圈１２展示了列车整攀、头车、中闽辜积尾车的气动第２期李雪冰，等：强风中高速列车空气动力学性能７１图９不同横截面的静压分布Ｆｉｇ．９Ｓｔａｔｉｃｐｒｅｓｓｕｒｅｄｉｓｔ“ｂｕｔｉｏｎｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｒｏｓｓｓｅｃｔｉｏｎｓ裹４升力Ｔａｂ．４Ｌｊｎｆｏｒ嘲ｋＮ整车头车中间车尾车工况总力压力枯性力总力压力牯性力总力压力粘性力总力压力牯性力１１５５．５３１５５．２９Ｏ．２４５４．９４５４．８５０．０９５０．５０５０．４３Ｏ．０７５０．０９５０．０１０．０８２１２８．６５１２８．４２０．２３４３．９０４３．８１Ｏ．０９４２．９６４２．８７０．０９４１．７９４１．７４Ｏ．０５３６４．６５６４．４５Ｏ．２０１７．６１１７．５４Ｏ．０７２９．３７２９．２６Ｏ．１０１７．６７１７．６４０．０３４１５．４８１５．３４Ｏ．１４～３．６６—３．７１０．０５１１．１３１１．０７Ｏ．０６８．０２７．９８０．０４５—２．５０—２．５４Ｏ．０５—６．５６—６．６０Ｏ．０５～Ｏ．１０～０．１１Ｏ．０１４．１６４．１７～Ｏ．０ｌ力随风向角变化而变化的情况。
（１）卢为Ｏ。
，即无横风分量时，侧力为ｏ；当ｏ。
＜Ｋ２３．７。
时，头车的侧力大约为中间车的２～４倍，而尾车的侧力较小，且与头车和中间车的侧力方向相反。
但是可以想象，假如ｐ为９０。
，由于列车结构对称，头车和尾车形状相同，尾车的侧力不可能与头车相反，因此，可以推出尾车的侧力随偏航角在Ｏ。