横风对篷布气动升力的影响

　　铁路货车篷布(简称篷布)是铁路货车辅助用具，用于苫盖敞车装运的怕湿、易燃货物或其他需要苫盖篷布的货物。长期以来，由于铁路棚车不足，粮食、化肥等运输多采用敞车苫盖篷布装运，货车篷布在铁路运输中对货物运输量的增加起到了重要作用。

　　当货车篷布在大风地区运行时候，篷布、篷布绳索、篷布绳网受到的气动力增大，经常出现篷布脱落或绳索挂坏运输设备的现象；同时，在电气化区段如果篷布、绳网被掀翻，将直接危及接触网的稳定。目前对大风环境下客运列车气动性能研究较多，对货车篷布气动性能的研究很少。

　　PVC三防篷布涂塑高强涤纶布是以的涤纶帆布为基布，涂敷聚氯乙烯（PVC）糊状树脂配加增速剂（合成植物酯）、剂、防老化剂、耐静电剂等多种化学助剂，经高温塑化而成。具有、塑料篷布、耐寒、、等性能；且断裂、撕裂伸长率、撕破优于传统篷布。其使用范围广，使用强度大，是现代篷布市场的主流产品。

　　本文作者对横风作用下篷布的气动升力进行了数值模拟计算，并与实车试验进行对比，分析了列车在大风地区运行时，列车运行速度和横风风速对其气动升力的影响，总结出篷布所受的气动升力随着列车车速和横风风速的变化规律。计算区域的确定应考虑到气流绕流和流场的充分发展，因此，计算区域的宽和高应远大于车体的截面尺寸。对于计算区域的高度尺寸而言，列车模型对气流通道的阻塞，使通道变窄，流速有所增加，相当于改变了来流速度，应该尽量增大计算区域的高度尺寸，以减少模型阻塞比对计算结果的影响。对于入口方向长度而言，为了便于入口边界条件的给定，入口截面应当尽量远离车体，以避免受到列车绕流的影响，并且入口速度分布均匀。对于出口方向长度而言，由于空气的粘性，在列车背风一侧有漩涡产生。为了使列车背风侧的空气流动充分发展，应尽可能使出口区域边界远离车体模型，以便于出口边界条件的给定。采用非结构化网格对计算区域进行离散。车体靠近壁面的网格要求较细，而远离车体部分的网格则采用稀疏网格，密网格和稀疏网格之间以相应的增长因子均匀过渡，这样既精度要求，又减小计算量并加快收敛速度。车体表面单元为三角形网格，考虑到货物沉降后对篷布气动力的影响，计算模型中篷布与货物之间存在间隙，此区域网格较密，计算模型总网格数为160万个左右。

　　(1)列车速度相应时，篷布所受气动升力随横风风速的增加而增大，气动升力近似与横风风速的平方成正比。

　　(2)横风风速相应时，篷布所受气动升力随货车运行速度增加而增大。

　　(3)当列车速度为64km/h，横风风速为31.5m/s时，对比整张D型篷布所受气动升力的计算值和试验值，两者相差仅为6.8%，证明了文中所用数值计算方法可行。