[发明专利]高速列车尾部射流气动减阻数值仿真分析方法及装置

权利要求书

1.一种高速列车尾部射流气动减阻数值仿真分析方法，其特征在于，包括：

建立高速列车湍流流场数值模拟精细化模型，并设置求解格式；

根据所述高速列车湍流流场数值模拟精细化模型，模拟并分析高速列车的气动压差阻力、摩擦阻力及周围湍流流场变化，确定气动阻力强关联特殊流动部位；

根据所述气动阻力强关联特殊流动部位确定尾部射流位置，建立具有射流边界的高速列车气动特性数值仿真计算模型，并确定射流模式参数集合；其中，所述参数集合包括射流口形状、射流速度、射流方向及射流脉动特性；所述尾部射流位置包括第一位置、第二位置及第三位置；

将射流口作为速度入口边界条件，根据所述参数集合及所述具有射流边界的高速列车气动特性数值仿真计算模型，分别计算所述第一位置、所述第二位置及所述第三位置的列车气动阻力随不同射流参数的变化曲线，根据所述变化曲线确定最优减阻方案。

2.根据权利要求1所述的高速列车尾部射流气动减阻数值仿真分析方法，其特征在于，所述建立高速列车湍流流场数值模拟精细化模型，并设置求解格式，包括：

建立高速列车三维几何简化模型，所述模型包括头车、中车及尾车；

根据有限体积法，建立所述高速列车的明线单车运行气动特性数值仿真计算区域；设定所述计算区域边界条件；

根据结构化网格技术，对所述计算区域和所述高速列车表面边界层网格进行精细划分，建立粗糙网格层、中等网格层及精细网格层三种网格密度，进行网格无关性分析，选取所述中等密度为计算区域网格；

根据预设列车运行条件，设置初始边界条件、湍流模型、耦合求解格式、离散格式、残差参数、监控参数设置求解格式。

3.根据权利要求2所述的高速列车尾部射流气动减阻数值仿真分析方法，其特征在于，还包括设置基于Realizable k-ε的湍流模型。

4.根据权利要求1所述的高速列车尾部射流气动减阻数值仿真分析方法，其特征在于，所述根据所述高速列车湍流流场数值模拟精细化模型，模拟并分析高速列车的气动压差阻力、摩擦阻力及周围湍流流场变化，确定气动阻力强关联特殊流动部位，包括：

根据高速列车周围速度场、压力场、边界层及列车周围涡旋结构，计算高速列车的气动压差阻力和摩擦阻力；

计算所述摩擦阻力与所述气动压差阻力占总阻力的比例，确定尾车部位为减小高速列车气动压差阻力的目标部位；

获取所述目标部位的周围湍流流场变化与所述目标部位的气动阻力的对应关系，确定气动阻力强关联特殊流动部位。

5.根据权利要求1所述的高速列车尾部射流气动减阻数值仿真分析方法，其特征在于，

所述第一位置为高速列车等截面车身和流线型尾部过渡位置；

所述第二位置为尾车车前挡风玻璃上方流动分离处；

所述第三位置尾车鼻尖点尾涡脱落处。

6.根据权利要求1所述的高速列车尾部射流气动减阻数值仿真分析方法，其特征在于，所述高速列车尾部射流气动减阻数值仿真分析方法基于计算流体动力学仿真软件。

7.一种高速列车尾部射流气动减阻数值仿真分析装置，其特征在于，包括：

精细化模型构建单元，用于建立高速列车湍流流场数值模拟精细化模型，并设置求解格式；

尾部射流位置确定单元，用于根据所述高速列车湍流流场数值模拟精细化模型，模拟并分析高速列车的气动压差阻力、摩擦阻力及周围湍流流场变化，确定气动阻力强关联特殊流动部位；

射流参数集合确定单元，用于根据所述气动阻力强关联特殊流动部位确定尾部射流位置，建立具有射流边界的高速列车气动特性数值仿真计算模型，并确定射流模式参数集合；其中，所述参数集合包括射流口形状、射流速度、射流方向及射流脉动特性；所述尾部射流位置包括第一位置、第二位置及第三位置；

最优减阻方案获取单元，用于将射流口作为速度入口边界条件，根据所述参数集合及所述具有射流边界的高速列车气动特性数值仿真计算模型，分别计算所述第一位置、所述第二位置及所述第三位置的列车气动阻力随不同射流参数的变化曲线，根据所述变化曲线确定最优减阻方案。