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横风对篷布气动升力的影响

发布人:盛丰篷布   发布时间:2019-05-17
  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防水布是以高强度的涤纶帆布为基布,涂敷聚氯乙烯(PVC)糊状树脂配加增速剂(合成植物酯)、防霉剂、防老化剂、耐静电剂等多种化学助剂,经高温塑化而成。具有防水、塑料篷布防霉、耐寒、耐老化、防静电等性能;且断裂强力、撕裂伸长率、撕破强力大大优于传统篷布。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,并且保证入口速度分布均匀。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得到充分发展,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,这样既保证精度要求,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。
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