第六章 动车组设计 高速列车空气动力学
高速列车空气动力学特性分析与优化设计
高速列车空气动力学特性分析与优化设计引言：随着科技的不断进步和人们对出行速度的需求日益增长，高速列车已成为现代交通运输的重要组成部分。
高速列车的设计和研发不仅要考虑到其机械结构和动力系统的稳定性，还要充分考虑到列车在高速运行时的空气动力学特性。
本文将分析高速列车的空气动力学特性，并讨论如何通过优化设计来提高其性能。
一、空气动力学基础知识空气动力学是研究物体在空气中运动时所受到的空气力学功和能量转化关系的科学。
对于高速列车来说，空气动力学特性对列车的运行速度、能耗和安全性都具有重要影响。
1. 空气阻力在高速列车运行过程中，列车与空气之间会产生阻力。
阻力的大小取决于列车的形状、速度和空气密度等因素。
为了减小空气阻力，设计人员通常会采用流线型外形，并在列车前部设置空气动力学护板。
2. 空气升力与空气阻力相反，空气升力是指列车在运行时由于空气的压力差引起的向上的力。
空气升力的大小与列车的形状和速度等因素有关。
过大的空气升力不仅会增加能耗，还可能对列车的稳定性产生不良影响。
因此，在高速列车设计中，需要考虑如何减小空气升力。
二、高速列车空气动力学特性分析为了更好地了解高速列车的空气动力学特性，研究人员通常会利用数值模拟和风洞试验等方法进行分析。
1. 数值模拟数值模拟是通过计算机模拟列车在空气中的运动过程，获得列车受到的空气力学力的方法。
通过数值模拟，研究人员可以得到列车在不同速度下的空气阻力和升力等参数，并使之与实际运行效果进行对比。
2. 风洞试验风洞试验是指通过在实验室中模拟风的流动，观察列车在不同风速下的运动过程，以获得列车受力情况的方法。
风洞试验可以提供实验数据，帮助设计人员优化列车的外形和增加列车的稳定性。
三、高速列车空气动力学优化设计通过分析高速列车的空气动力学特性，我们可以得出一些优化设计的思路，以提高列车性能。
1. 减小空气阻力为了减小空气阻力，设计人员可以采用流线型外形，并在列车前部设置空气动力学护板。
高速列车的空气动力学特性研究
高速列车的空气动力学特性研究随着科技的发展，人们对于高速列车的需求也与日俱增。
在高速列车的设计和运行中，空气动力学是一个不可忽视的因素。
本篇文章将探讨高速列车的空气动力学特性研究。
一、高速列车空气动力学的定义高速列车的空气动力学是研究空气流动对高速列车运行的影响，并基于这种影响设计安全高效运行的列车系统的学科。
空气动力学研究主要针对的是列车的阻力、噪音、振动等方面，并且会促进高速列车的性能和安全。
二、高速列车空气动力学研究的意义高速列车在运行中会受到空气阻力、气动力、噪音和振动等方面的影响。
这些影响会影响列车的性能和安全性。
因此，高速列车空气动力学研究的意义在于：1. 提高列车的运行速度和安全性。
2. 减少沿线噪声和震动。
3. 减少列车的能源消耗，降低污染排放。
三、高速列车空气动力学特性的研究方法研究高速列车空气动力学特性的常用方法有计算流体力学模拟、风洞实验和现场测试等。
1. 计算流体力学模拟计算流体力学（CFD）是一种数值模拟方法，可以模拟空气在高速列车周围流动情况。
CFD分析方法可以用于模拟各种车型的各种运行情况，以预测列车的空气动力学行为。
CFD技术可以为工程师提供重要的数据和分析结果，以优化列车的设计和运行条件，以确保其稳定性和安全性。
2. 风洞实验风洞实验是通过模拟列车周围的气流来研究列车的空气动力学特性。
在风洞实验中，实验模型会经历不同的气流条件，以评估列车的性能和稳定性。
这些实验可以提供准确而可靠的结果，有助于优化列车的空气动力学性能。
3. 现场测试现场测试是在实际列车运行条件下对列车进行系统性测试和分析。
通过收集大量数据，工程师可以确定列车的实际性能和运行范围，以及罕见事件的情况。
现场测试是验证理论计算和风洞实验结果的可靠性的重要手段。
四、高速列车空气动力学特性的研究结果高速列车的空气动力学特性研究结果表明，空气动力学因素对列车的性能和安全性具有重要影响。
这些因素包括：1. 空气阻力列车行驶时所受到的阻力主要来自于空气阻力。
高铁列车的空气动力学设计
高铁列车的空气动力学设计一、引言随着科技的发展，高铁列车成为了现代交通运输中不可或缺的部分。
高铁列车的速度快、舒适度高、安全性好等特点备受人们的青睐，然而，高速行驶下的空气动力学效应也极大影响了高铁列车的使用效果。
为此，本文将深入探讨高铁列车的空气动力学设计，以期更好地改善高铁列车的运行性能和乘客的舒适体验。
二、高铁列车的基本介绍高铁列车作为一种高速列车，其运行速度可以达到每小时350公里以上。
这种列车的特点为：沿线高速、低能耗、高效率、高安全性和高舒适性。
高铁列车的制造材料采用轻合金等特殊金属和高温合金，机械结构采用纳米材料，并配以先进的液压系统和先进的电子系统保障其复杂、高精度的运转。
三、高铁列车的空气动力学空气动力学是一门研究空气在运动学效应下的力学和热力学学问，对于高铁列车来说，空气动力学的研究至关重要。
随着高铁列车运行速度的不断提高，风阻和气动噪声问题也变得越来越严重。
空气动力学设计在高铁列车研发过程中发挥着极为重要的作用，它的目的在于降低风阻和气动噪声，同时保证高铁列车的稳定性和行驶的舒适性。
四、高铁列车的空气动力学设计1. 高铁列车的外形设计在设计高铁列车时，选择外形标准化的流线型设计可以减少风阻，提高列车的耐风性。
高铁列车的前端通常采用鱼鳞式开裂头设计，不仅降低了风阻，还将暴雨雨水引离车体，改善了能见度和乘客的舒适体验。
2. 高铁列车的车身结构设计高铁列车的车身结构设计也是很重要的一部分，它需要采用先进的材料和结构，满足高速运动的要求。
车身结构设计需要考虑列车运动时产生的气动力、气动噪声和振动等问题。
采用合适的车身结构可以减少风阻、气动噪声和振动，从而提高高铁列车的运行效率和乘客的舒适体验。
3. 高铁列车的内部空气动力学设计高铁列车的内部空气动力学设计包括车厢内部通风设计和空气流动设计。
通风设计可以提高车厢空气的新鲜度，减少异味和污染物的浓度，提高乘客对列车的舒适感。
空气流动设计可以通过适当的风向、风速、湿度和温度等因素来调节风流，减轻乘客在乘坐列车时感受到的空气阻力。
高速列车空气动力学研究
高速列车空气动力学研究一、引言高速列车的空气动力学研究是基础工程学科领域中一个非常重要的研究方向。
目前，随着我国高速铁路的全面发展，高速列车的空气动力学问题也逐渐成为了学术界关注的热门话题。
本文将从基本概念、研究方法、实验结果等多个方面，对高速列车空气动力学研究进行深入探讨。
二、高速列车空气动力学基本概念高速列车空气动力学研究，是通过对高速列车在移动过程中，空气流动规律和各种影响因素进行计算机模拟和实验测试，来探究高速列车在空气环境中的行驶特性及其相关问题的学科。
在完成空气动力学研究之前，必须了解以下几个基本概念:1. 高速列车：指可以在600-800km/h的时速范围内运行的列车类型，如CRH时速——高速动车组等。
2. 空气动力学：是研究流体(如空气)在物体表面产生的压力、力和运动状态等方面的学科领域，属于流体力学的范畴。
3. 空气动力学力：是指空气在物体表面产生的静压力、动压力及粘性力对物体的作用力。
三、高速列车空气动力学研究方法高速列车空气动力学研究方法可分为两类：数值模拟和实验测试。
1. 数值模拟：数值模拟通常采用CFD(Computational Fluid Dynamics)方法，通过计算机模拟高速列车在空气中行驶时的流场分布和流动状态等参数，从而得出高速列车的空气动力学特性。
数值模拟方法相比实验测试来说，有明显的优势，如操作简单、费用较低、数据分析方便、仿真效果可视化等。
但也有一些缺陷，如假设过于理想与简单，无法考虑到复杂的小尺度压力和紊流效应等。
2. 实验测试：实验测试主要分为两种方式：静态试验和动态试验。
静态试验是通过研究高速列车在静止状态下受到的空气阻力等参数，来推算高速列车在高速行驶状态下的空气动力学情况。
动态试验通常采用风洞实验或者实际铁路线实验，通过数据采集和测量的手段，获得高速列车在不同速度下的气动力特性数据。
四、高速列车空气动力学实验结果高速列车的空气动力学实验结果，主要体现在下列几个方面：1. 高速列车的阻力特性：高速列车在高速行驶过程中，其阻力大小和分布规律将直接影响到列车的牵引功率和能耗。
高速列车动车组的空气动力学设计
高速列车动车组的空气动力学设计一、概述高速列车动车组的空气动力学设计旨在减少飞行噪音以及其他形式的空气动力学噪音，并提高列车的牵引效率。
具体而言，空气动力学设计涵盖了轮廓线设计、气流控制、车体造型和表面处理等方面。
二、轮廓线设计轮廓线设计在空气动力学设计中起着至关重要的作用。
轮廓线的设计要考虑到列车在高速行驶时产生的气流对其产生的影响。
轮廓线应该具备低阻力、良好的气动稳定性以及对横风的适应性。
三、气流控制气流控制在高速列车动车组空气动力学设计中是一个不可忽视的因素。
气流控制一方面是为了减少气动噪声产生的机会，另一方面是为了提高列车的运行效率。
气流控制可以通过以下方式实现：1. 较好的车站建设：设计良好的车站可以减少列车行进时的气动噪声。
2. 使用抗气动噪声装置：抗气动噪声装置可以改善气动噪声的产生。
3. 减少圆弧部位的阻力：设计的时候宜采用较平直的车体造型，减少圆弧的出现，从而降低阻力。
四、车体造型车体造型与空气动力学的关系十分密切。
车体造型除了决定了列车的外观外，还会影响列车在高速行驶时产生的气流的运动状态。
车体造型应该具有良好的气流稳定性，可以避免风险的产生。
五、表面处理除了以上几点，表面处理也是列车空气动力学设计的重要组成部分。
表面处理的目的是为了降低气动噪声，并保证列车的牵引效率。
表面处理可以采用降噪功能涂料来降低噪声，以及使用光滑表面的涂料来提高列车的运行效率。
六、结论空气动力学设计对于高速列车动车组的运行效率、车体稳定性以及气动噪声的影响起着关键作用。
在设计时，应该采用较好的车站建设，使用抗气动噪声装置，减少圆弧部位的阻力，以及采用光滑表面的涂料，这样才能更好地应对气动噪声的产生，提高列车的牵引效率。
高速列车空气动力学特性分析与优化设计
高速列车空气动力学特性分析与优化设计一、引言高速列车是当今交通领域的重要组成部分，它的高速、大运力、便捷、舒适等特点受到了广泛的用户和市场的欢迎。
随着交通需求的增长，高速列车的技术水平和运营效率也得到了快速的提升。
而对于高速列车严格的安全运行要求及其高速运动的特性，其气动学特性分析和优化设计显得尤为重要。
二、高速列车气动学特性分析1. 空气动力学空气动力学是研究机体在空气中运动时所受的空气力学作用的科学，其涉及的学科范围广泛，涵盖力学、热学、化学等多个领域。
高速列车是一种高速、大气动力作用大的运输工具，因此空气动力学特性对于高速列车的设计和运营至关重要。
2. 气动荷载高速列车在运动过程中所受到的空气动力荷载很大，荷载的大小和方向受列车速度、空气密度、车体外形等因素的影响。
高速列车所受到的主要气动荷载有纵向荷载、横向荷载和垂向荷载，其中纵向荷载对列车运行影响最大。
3. 湍流湍流是空气中流动的不稳定流，其空气动力学效应对高速列车运行具有很大的影响。
高速列车运行时容易产生湍流，在运行过程中湍流会减小列车绝对速度，增大风阻系数，从而影响列车的稳定性和安全性。
三、高速列车优化设计高速列车设计的目标是在满足列车运行安全性、舒适性、运行效率等主要参数的前提下，最大限度地降低列车气动荷载以提高运行效率。
基于此，高速列车的优化设计主要从以下几方面进行：1. 车体外形优化高速列车车体外形是影响列车气动性能最重要的因素之一，车体外形的设计直接关系到列车的速度性能、操纵性能以及与空气的流动状态相适应性。
车体外形的优化主要有两个方面：外形流线型的设计和粘附流的控制。
2. 空气动力学性能优化高速列车的空气动力学性能对列车的整体性能影响较大，其决定列车的速度性能、能源消耗和运营安全等因素。
车体的气动性能优化需从气动外形结构、让车、悬浮系统等方面着手加以改善，以降低列车的风险系数，提高列车可靠性。
3. 湍流优化湍流对于列车造成的影响很大，增加风阻、减小速度、并对乘车体验等多方面都有影响，必须采取优化设计手段来降低其对运行的影响。
高速列车空气动力学特性及优化设计
高速列车空气动力学特性及优化设计引言随着科技的进步和交通需求的增加，高速列车逐渐成为人们出行的首选。
然而，高速列车在高速行驶时会产生空气动力学问题，这对列车的性能和安全性都有着重要的影响。
本文将探讨高速列车的空气动力学特性，并提出优化设计的一些思路。
1. 高速列车的空气动力学特性1.1 高速列车的气动力和阻力高速列车在运行过程中会受到气动力和阻力的影响。
气动力是指车体在运行时受到的空气作用力，它与列车的速度、空气密度、车体形状等有关。
阻力是指列车在运行中所受到的阻碍前进的力，主要包括气动阻力、轨道阻力和附着阻力。
了解气动力和阻力的特性对于优化列车设计至关重要。
1.2 列车与隧道的相互作用高速列车在行经隧道时，由于速度和空间的限制，会产生一系列与隧道结构相互作用的问题。
首先，列车在隧道中运行时，会引起压力波，称为隧道冲击波。
隧道冲击波对列车和隧道的安全性都有一定的影响，需要合理设计隧道以降低冲击波的影响。
其次，列车在进入和离开隧道时也会产生气流扰动，对列车的行驶稳定性产生影响。
因此，设计人员需要考虑隧道结构和列车的空气动力学相互作用来确保列车和隧道的安全性。
2. 高速列车空气动力学的优化设计思路2.1 减小气动阻力为了提高列车的运行速度和降低能耗，减小气动阻力是非常重要的。
一种常用的优化设计思路是改善列车外形，减小空气流动的阻碍。
例如，通过设计流线型的车头、减小车身的空气侧面积以及优化车厢连接处的设计等方式，可以降低列车的气动阻力。
2.2 提高列车的稳定性在高速行驶中，列车的稳定性对于乘客的舒适度和安全性至关重要。
因此，在设计高速列车时，需要考虑空气动力学对列车稳定性的影响。
一种常见的优化设计方法是增加列车的承载力和降低重心，以增加列车的稳定性。
2.3 利用风洞试验和数值模拟为了更好地了解高速列车的空气动力学特性和优化设计，风洞试验和数值模拟是不可或缺的工具。
风洞试验可以模拟列车在运行过程中所受到的气流和压力分布，为优化设计提供实验数据。
高速列车空气动力学特性分析与优化设计
高速列车空气动力学特性分析与优化设计1. 引言随着现代交通技术的快速发展，高速列车作为一种重要的交通工具，受到越来越多的关注。
在高速列车的设计中，空气动力学特性是一个重要的方面。
本文将对高速列车的空气动力学特性进行分析与优化设计。
2. 高速列车的空气动力学特性分析2.1 高速列车的流场现象高速列车在行驶过程中会产生大量的气流，这些气流会对列车的运行性能产生影响。
流场现象的研究可以帮助我们了解气流的行为规律，进而优化列车的设计。
2.2 高速列车的阻力特性高速列车在行驶过程中会受到空气阻力的作用，阻力越大，列车的能耗就会越高。
因此，研究阻力的特性对于降低能耗具有重要意义。
通过数值模拟和实验测量等方法，我们可以得到高速列车的阻力特性，从而为优化设计提供参考。
3. 高速列车空气动力学优化设计3.1 增加列车的空气动力学效益为了提高高速列车的空气动力学效益，我们可以通过优化列车的外形和结构来减小阻力。
例如，采用流线型设计、尖头设计以及减少空气流动的阻碍物等措施可以降低阻力，提高空气动力学效益。
3.2 降低列车的噪音和震动高速列车在行驶过程中会产生噪音和震动，给人们的生活带来影响。
为了减少噪音和震动，可以采用降噪设备、隔音材料等措施，改进列车的设计，使其在运行时产生的噪音和震动尽量减小。
3.3 提高列车的稳定性和安全性高速列车在高速行驶时，需要具备良好的稳定性和安全性。
为了提高列车的稳定性和安全性，可以采用减震装置、调节气动力等措施来优化列车的设计，使其更加稳定安全。
4. 高速列车的空气动力学特性优化实例4.1 高速列车头部设计优化通过对高速列车头部进行优化设计，可以减小列车的阻力，提高列车的运行效率和经济性。
4.2 高速列车车厢设计优化通过优化高速列车车厢的外形和结构，可以降低列车行驶过程中产生的噪音和震动，提升乘客的舒适感。
4.3 高速列车悬挂系统优化通过采用先进的悬挂系统，可以提高高速列车的稳定性和安全性，减轻乘客的不适感。
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第六章
高速列车空气动力学与车体外型设计
第一节 列车空气动力学 六、通过隧道时的列车表面压力
两列车在隧道内高速会车时车体所受到的压力变化载荷更为
严重，此时压力波与堵塞系数的2.16±0.06次方成正比，并 且两列车进入隧道之间的时差对压力变化有极大的影响，当 形成波形叠加时将引起很高的压力幅值和变化率，此时车体 表面的瞬时压力可在正负数千帕之间变化;
第六章
高速列车空气动力学与车体外型设计
第一节 列车空气动力学 四、会车时列车表面压力
在两列车会车时，由于相对运动的列车车头对空气的挤压，
在列车间的侧墙上空气压力产生很大的波动，称为压力波；
随着会车列车速度的大幅度提高，会车压力波的强度将急剧
增大； 会车压力波幅值随着 头部长细比的增大而 近似线性地显著减小；
列车内侧距、即适当增大高速铁路的线间距； 1 经验计算公式表明，会车压力波近似地与 (u u ) 2 1 2 8 成正比(u1通过车速度，u2观测车速度)；
所以高中速列车会车时，中速车的压力波的幅值远大于 高速车(一般高1.8倍以上)。这是由于会车压力波的主要 影响因素是通过车的速度；
第六章
高速列车空气动力学与车体外型设计
第一节 列车空气动力学 五、空气阻力 空气阻力主要由以下三个部分构成： 压差阻力—头部及尾部压力差所引起的阻力； 摩擦阻力—空气粘性而引起的、作用于车体表面的剪切 应力所造成的阻力； 干扰阻力—车辆表面的突出物(如门窗、风挡、车顶设备 等)所引起的阻力；
第六章
第六章
高速列车空气动力学与车体外型设计
第二节 列车头型设计及外型设计 一、头型设计的基本原则 尽量减小列车交会压力波 列车头尾端采用扁梭形，侧墙不垂直于底架和加大头车 长细比都将有利于降低列车交会压力波； 此外，为了减小车底部扰流的影响，将底部除转向架外 用封闭外罩全部包起来；车体表面应尽可能光滑平整； 高速列车运行稳定性问题 列车高速运行时，作用在列车的气动力对列车的运行平 稳性和稳定性有较大影响； 减小这些气动力，除了注意头部外形设计外，车身横截 面形状的设计十分关键。侧墙上下应向车体内倾，与车顶和 车底部的连接应用大园弧过渡，即成为鼓形断面，还应注意 头部下方的导流板设计；
第六章
高速列车空气动力学与车体外型设计
第二节 列车头型设计及外型设计 二、列车头部流线化形状设计 1、流线化外形设计基本方法 流线型外形为自由曲面,用薄板加工成蒙皮,固接在多根 曲梁组成的支撑结构上,该支撑结构的每根曲梁均有一条 与蒙皮内表面密贴的棱边.具有这种特点的结构称之为 “流线型结构”或“自由曲面结构”； 在流线型结构设计过程中,受到各种因素的影响和制约, 需要对外形和结构进行多次变动与修改；流线型结构设 计多采用实体造型方法,由人工依次输入生成每根梁实体 所需参数,再由结构设计软件生成梁实体,重复这一步骤, 直至流线型结构所有梁实体全部生成为止；
第一节 列车空气动力学 七、隧道微气压波 减小压力波梯度可以减少微气压力波；采取的措施：在设计上减 小列车横断面积和流线型车头等； 列车在进出隧道时引起车内的较大压力变化，造成乘客耳膜的疼 痛不适，因此，必须采用一定的标准，保证列车在进入隧道时车 厢内压力的变化不能超过一定的限度；
第六章
高速列车空气动力学与车体外型设计
第六章
高速列车空气动力学与车体外型设计
第一节 列车空气动力学 二、主要研究内容及方法
列车空气动力学研究的目的主要是减小气动阻力，改善操纵
稳定性，提高安全舒适性及减小其对环境的影响。列车空气 动力学的研究内容可以归纳如下几个方面： （1）明线(非隧道)上列车运行时的表面压力波； （2）会车时列车表面压力波； （3）列车通过隧道时列车表面压力波动和微气压波； （4）列车气动阻力及其对车厢内人员舒适性的影响；
隧道中的会车压力波
第六章
高速列车空气动力学与车体外型设计
第一节 列车空气动力学 七、隧道微气压波 高速列车驶入隧道产生的压力波在隧道内以声速传播到达隧 道口时，一部分压力波以脉冲波的形式向外放射，同时产生 爆破声，造成了隧道口附近的环境问题，这种波称为隧道微 气压波；
第六章
高速列车空气动力学与车体外型设计
第六章
高速列车空气动力学与车体外型设计
第二节 列车头型设计及外型设计 二、列车头部流线化形状设计 1、流线化外形设计基本方法（示例）
第六章
高速列车空气动力学与车体外型设计
第二节 列车头型设计及外型设计 二、列车头部流线化形状设计 2、流线型头部外形要求 最大纵向轮廓线为外凸流线形状，简称一拱； 最大纵向轮廓线为外凸和内凹结合的双折流线形状，简称二 拱；
第六章
高速列车空气动力学与车体外型设计
第一节 列车空气动力学 五、空气阻力 列车的空气阻力是高速运行的最大障碍
第六章
高速列车空气动力学与车体外型设计
第一节 列车空气动力学 五、空气阻力 空气阻力可以简略地用下面公式表示
2 R Cx V A 2
式中 R——空气阻力 Cx——空气阻力系数 ρ ——空气密度 V——列车速度 A——列车横截面积
第六章
高速列车空气动力学与车体外型设计
第二节 列车头型设计及外型设计 三、列车外型设计 在设计车身横截面形状时应作如下考虑：
车辆底部形状对空气阻力的影响很大，为避免地板下部 机器部件的外露，应采用车底封闭外罩；
车辆底面离地面越近空气阻力越小；
第一节 列车空气动力学 七、隧道微气压波 车辆密封性对缓解压力波动程度的作用可以归为“滞后”和“衰 减”；采用不密封的“标准”车辆，车内压力的变化情况同车外 基本一致，而采用密封车辆后车内压力的峰值减小且滞后；
第六章
高速列车空气动力学与车体外型设计
第一节 列车空气动力学 八、列车风对人和建（构）筑物的影响 动车组以时速200公里甚至250公里高速运行时，列车通 过时能掀起每秒20米左右的8级以上大风，车头位置甚 至能达到每秒40米左右，所以旅客应在站台边沿2米以 外的安全距离内候车，路旁行人应在离轨道3米以外或 隔离墙以外行走。
第六章
高速列车空气动力学与车体外型设计
第一节 列车空气动力学 三、明线运行时列车表面压力 从风洞试验结果来看列车表面压力概述为三个区域： 头车鼻尖部位正对来流方向为正压区； 车头部附近的高负压区：从鼻尖向上及向两侧，正压逐渐减 小变为负压，到接近与车身连接处的顶部与侧面，负压达到 最大值； 头车车身、 拖车和 尾车车身 低负压区；
第六章
高速列车空气动力学与车体外型设计
第一节 列车空气动力学 六、通过隧道时的列车表面压力
列车在隧道中运行时，引起隧道内空气压力急剧波动， 因此列车表面上各处的压力也呈快速大幅度变动状况， 完全不同于在明线上的表面压力分布; 试验研究表明压力幅值的变动与列车速度，列车长度， 堵塞系数(列车与隧道横截面积的比值)、头型系数以及 列车侧面和隧道侧面的摩擦系数等因素有关，这其中以 堵塞系数和列车速度为重要的参数。
第六章
高速列车空气动力学与车体外型设计
第二节 列车头型设计及外型设计 一、头型设计的基本原则 头型系数(长细比：车头前端鼻形部位长度与车头后部园柱 部分断面半径之比) 头、尾车阻力系数与 流线化头部长细比直接有关， 高速列车的长细比一般要求 达到3左右，或更大；细尖的 车头头型不仅可减小阻力， 还有利于减小会车时的 压力波；
列车空气动力学的研究方法主要有模型模拟试验（风洞、动
模型）、数值模拟计算、实车路试三种。
第六章
高速列车空气动力学与车体外型设计
第一节 列车空气动力学 二、主要研究内容及方法
数值模拟计算是近年来随着计算机技术和计算流体力学发展而逐
渐开展起来的一种研究方法，现已有多种用于列车空气动力学数 值模拟计算的商用软件，诸如CFX、STAR－CD、Fluent等，在计 算机容量能满足需要的情况下，计算结果基本上能满足工程计算 精度的要求； 一般情况下，轮轨系统列车由于转向架、受电弓部位需生成大量 计算网格（磁悬浮列车无此问题），难以办到，导致气动阻力、 升力的计算结果有较大偏差外，其它计算仍能有好的结果。因此， 数值模拟计算已从最初用于列车初步设计时的外形选型，发展成 为研究列车空气动力性能的一种重要手段。 实车路试是对列车综合性能的考核，它可以获得最接近于实际 的性能参数，并用于校核各种模拟试验和数值模拟计算的结果， 但需要候列车产品竣工出厂以后才能进行，故一般都用于新产品 的验收，很少用于研究性试验，其试验结果对进一步完善列车的 空气动力性能有重要作用。
第六章
高速列车空气动力学与车体外型设计
第一节 列车空气动力学 一、问题的提出 1814年，英国人发明了世界上第一台沿轨道运行的 蒸汽机车，开始建造铁路，并形成由机车牵引车辆、组 成列车从事运输的铁路运输业。自铁路运输问世以来， 提高列车运行速度成为铁路工作者一直不断追求的目标， 列车由蒸汽机车牵引逐步发展到内燃、电力机车牵引， 其运行速度也随着提高。
高速列车空气动力学与车体外型设计
第一节 列车空气动力学 五、空气阻力 列车的运行阻力包括空气阻力和机械阻力，空气阻力和 速度的平方成正比，机械阻力则和速度成正比； 速度为100km/h时，空气阻力和机械阻力各占约一半； 速度为200km/h时，空气阻力占约70%，机械阻力只占 约30%； 速度为250km/h时，空气阻力约占列车总阻力的80%— 90%以上；
二拱方案
一拱方案
第六章
高速列车空气动力学与车体外型设计
第二节 列车头型设计及外型设计 二、列车头部流线化形状设计 2、流线型头部外形要求 纵向对称面上的外形轮廓线，要满足司机室净空高、前窗几 何尺寸和玻璃形状，以及瞭望条件；在此基础上，尽可能降 低该轮廓线的垂向高度，使头部趋于扁形，这样可以减小压 力冲击波，并改善尾部涡流影响；同时，将端部鼻锥部分设 计成椭园形状，可以减少列车运行时的空气阻力； 俯视图最大轮廓线形在设计时，首先要满足司机室的宽度要 求，然后再将鼻锥部分设计为带锥度的椭圆形状；这样既考 虑了有利于减小列车交会压力波和改善尾部涡流影响的梭形， 又兼顾到有利于降低空气阻力的椭球面形状；