强侧风环境中高速列车升力翼运行姿态研究

来源：振动与冲击杂志2025年第14期北京时间：

作者：谢红太,，王红wh@mail.lzjtu.cn，王云飞，王家琪，岳鹏

单位：1.兰州交通大学机电工程学院, 兰州730070；2.华设设计集团股份有限公司, 南京210014；3.中车青岛四方机车车辆股份有限公司, 山东 青岛266111

摘要：为探索下一代高速列车升力翼技术开发应用的空间和气动条件，优化升力翼翼型气动外形、运行工作姿态和抗侧风性能。提出限界约束下列车升力翼及车身融合设计方法，采用数值模拟技术从升力翼气动选型设计、安装布置和强侧风环境中气动特性和运行姿态作了分析。结果表明：基于中国现行高速铁路技术标准体系，从安装空间富余度、外形流线型协调性、气动性能和工作尺度等多方面考虑实施，选择车顶布局翼剖面为平凸型的升力翼是综合性能较优的；迎角在-30°~30°的范围内，升力翼的升力和阻力系数近似满足一种抛物线关系，当迎角约为16°时气动效率达到最高；升力翼所受气动升力随着纵向位置的不同变化较为明显，其中当升力翼距离头车司机室流线型尾端约2m范围时，增升贡献最为突出，所产生的气动升力头车占比最大为61%；强侧风作用下带升力翼高速列车所受气动力和气动力矩随着风向角的变化均呈不同程度的正弦形式波动的变化趋势，横风状态时所受气动升力表现最为突出；升力翼水平旋转角约为120°和300°时，综合气动性能和气动效率最优。侧风作用下升力翼最佳匹配工作姿态为保障行车安全提供了重要技术参考，对平衡和补偿侧风环境中高速列车的气动特性具有明显的改善的作用。<br>

关键词：高速列车；空气动力学；升力翼；气动设计；强侧风；运行姿态