[发明专利]一种高速列车转向架防积雪结冰的评价方法

权利要求书

1.一种高速列车转向架防积雪结冰的评价方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)建立高速列车转向架区域简化模型，在净风场模式下数值模拟转向架区域流场，得出计算机数值仿真结果，推断转向架区域积雪结冰位置；

2)实施高速列车风洞缩比试验，验证在净风场模式下计算机数值仿真结果；

3)在数值模拟风雪两相流模式下，模拟雪花在空气相中运动时在转向架区域堆积情况；

4)类比推断雪花的运动和堆积情况，提出针对车体和转向架的防积雪结冰的装置，并根据数值仿真和风洞模型试验验证装置的防积雪结冰效果。

2.根据权利要求1所述的高速列车转向架防积雪结冰的评价方法，其特征在于，所述数值仿真计算和风洞模型试验中，采用的简化模型均为1：2或1：4的大缩放比模型。

3.根据权利要求2所述的高速列车转向架防积雪结冰的评价方法，其特征在于，所述简化模型需经过CAD软件简化后进行数值仿真计算和风洞模型的制造。

4.根据权利要求1所述的高速列车转向架防积雪结冰的评价方法，其特征在于，所述步骤1)中，包括：

11)建立计算域并将整个计算域进行离散化；

12)将离散化后得到的网格投到CFD计算软件中模拟高寒动车组实际运行时转向架区域的流场；

13)选择合适的边界条件参数，监控压力、速度气动力参数，残差收敛后停止计算；

14)通过后处理软件，初步统计数值仿真计算结果，并分析转向架区域积雪结冰的成因，推测可能的堆积位置和严重程度。

5.根据权利要求4所述的高速列车转向架防积雪结冰的评价方法，其特征在于，包括：

31)采用离散相模型进行两相流研究，以步骤13)设定好参数之后和数值仿真计算之前的cas文件为基础，添加用来模拟雪花的参数进行计算；

32)根据离散相模型研究中生成雪粒子的轨迹动画，能够直观地看到模拟的雪花的运动情况，分析转向架区域发生积雪结冰的位置和严重程度；

33)将两相流数值仿真的计算结果在后处理软件中处理，得到转向架区域雪粒子堆积浓度等值面图，定量分析转向架区域积雪量。

6.根据权利要求3所述的高速列车转向架防积雪结冰的评价方法，其特征在于，所述简化模型去除了车体顶部、前侧、后侧部分。

7.根据权利要求1或2所述的高速列车转向架防积雪结冰的评价方法，其特征在于，所述风洞试验的试验段为长15m、宽3m、高3m、实验用有效截面积为6m2的高速实验段，其下部安装了固定轨道的地板，所述地板的前、后缘加工成流线型，所述地板高度距离风洞地面1m。

8.根据权利要求7所述的高速列车转向架防积雪结冰的评价方法，其特征在于，所述地板两边安装了照明灯。

9.根据权利要求7所述的高速列车转向架防积雪结冰的评价方法，其特征在于，采用丝线法在风洞试验中显示转向架区域流线流向分布，在车体底部与模拟地板之间连接设置黑色丝线阵，在每根黑色丝线上系三条红色丝线，所述红色丝线长度为15cm。

10.根据权利要求5所述的高速列车转向架防积雪结冰的评价方法，其特征在于，所述DPM模型在Fluent软件中进行仿真计算，速度压力耦合采用SIMPLEC格式，选取雪粒子密度为100kg/m3，雪粒子直径采用均匀分布为0.15mm，列车运行速度为200km/h，迭代时长设为2s，迭代2000次，时间步长为0.001s。