[发明专利]一种面向风压传感器分布的受电弓表面风压数值模拟方法

权利要求书

1.一种面向风压传感器分布的受电弓表面风压数值模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：根据列车的形状和尺寸以及受电弓结构相对列车的位置和尺寸，构建列车和受电弓结构模型；

S2：根据真实物理空间尺寸比例构建计算域模型，并根据隧道阻塞比在所述计算域模型中构建隧道模型；

S3：对由所述列车和受电弓结构模型、所述计算域模型以及所述隧道模型组成的整体模型进行网格化，并设置所述整体模型的边界条件；

S4：对所述列车和受电弓结构模型加载UDF文件或Profile文件，并在Fluent求解器中选中所述UDF文件或所述Profile文件；

S5：根据所述整体模型和所述整体模型的网格复杂程度，设置计算步长，并根据所述列车和受电弓结构模型的运动速度，设置计算步数，开始数值模拟计算；

S6：在数值模拟计算完成后，保存数值模拟计算结果，并根据所述数值模拟计算结果，得到随时间变化的受电弓结构表面风压分布图；其中，所述数值模拟计算结果包括随时间变化的受电弓结构表面受空气阻力值；

S7：根据所述数值模拟计算结果和所述受电弓结构表面风压分布图，确定风压传感器的位置分布；

步骤S7，根据所述数值模拟计算结果和所述受电弓结构表面风压分布图，确定风压传感器的位置分布，具体包括如下步骤：

S71：根据所述数值模拟计算结果和所述受电弓结构表面风压分布图，确定受电弓结构表面风压分布状态及风压分布图平稳区域；

S72：在所述风压分布图平稳区域中的两个对称位置布置一对风压传感器。

2.如权利要求1所述的受电弓表面风压数值模拟方法，其特征在于，步骤S3，对由所述列车和受电弓结构模型、所述计算域模型以及所述隧道模型组成的整体模型进行网格化，并设置所述整体模型的边界条件，具体包括如下步骤：

S31：对由所述列车和受电弓结构模型、所述计算域模型以及所述隧道模型组成的整体模型进行网格化，并选用四面体结构网格对列车头部与受电弓结构周围进行局部网格加密；

S32：采用动网格，设置交换面以及列车和受电弓结构模型网格运动速度、运动方向和运动路径；其中，所述运动速度的数值采用列车的实际运动速度，所述运动方向平行于地面，所述运动路径经过隧道；

S33：将所述列车和受电弓结构模型的壁面设置为滑移壁面边界条件，且其他壁面无滑移。

3.如权利要求1所述的受电弓表面风压数值模拟方法，其特征在于，在执行步骤S4，对所述列车和受电弓结构模型加载Profile文件，并在Fluent求解器中选中所述Profile文件之前，编辑Profile文件如下：

((velocity transient 3 1)

(time 1 2 3)

(u 83.3 83.3 83.3)

)

其中，“velocity”为Profile文件的名称，“transient”表示计算过程为瞬态，首行“3”表示一个周期内包含的变量个数，首行“1”表示使用周期功能，第二行表示时间变量，第三行表示所述列车和受电弓结构模型的运动速度。

4.如权利要求1所述的受电弓表面风压数值模拟方法，其特征在于，计算步长为0.001s，计算步数为5000。

5.如权利要求1所述的受电弓表面风压数值模拟方法，其特征在于，步骤S6，在数值模拟计算完成后，保存数值模拟计算结果，并根据所述数值模拟计算结果，得到随时间变化的受电弓结构表面风压分布图，具体包括如下步骤：

S61：在数值模拟计算完成后，保存数值模拟计算结果，并将所述数值模拟计算结果的文件输入结果后处理软件，得到随时间变化的受电弓结构表面风压分布图。

6.如权利要求1所述的受电弓表面风压数值模拟方法，其特征在于，在执行步骤S72之后，还包括如下步骤：

S73：在所述风压分布图平稳区域以外区域中的任一位置布置一风压传感器。