端面下斜導(dǎo)流板對(duì)高速列車轉(zhuǎn)向架防積雪性能的影響

丁叁叁，田愛琴，董天韻，周偉，李靚娟

（1. 北京交通大學(xué) 機(jī)械與電子控制工程學(xué)院，北京，100044；2. 中國(guó)中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司，山東 青島，266111；3. 中南大學(xué) 交通運(yùn)輸工程學(xué)院，軌道交通安全教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙，410075；4. 廣州軌道交通建設(shè)監(jiān)理有限公司，廣東 廣州，510010）

端面下斜導(dǎo)流板對(duì)高速列車轉(zhuǎn)向架防積雪性能的影響

丁叁叁1， 2，田愛琴2，董天韻3，周偉3，李靚娟4

（1. 北京交通大學(xué) 機(jī)械與電子控制工程學(xué)院，北京，100044；2. 中國(guó)中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司，山東 青島，266111；3. 中南大學(xué) 交通運(yùn)輸工程學(xué)院，軌道交通安全教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙，410075；4. 廣州軌道交通建設(shè)監(jiān)理有限公司，廣東 廣州，510010）

針對(duì)風(fēng)雪氣候條件下高速列車轉(zhuǎn)向架區(qū)域的防積雪結(jié)冰問題，設(shè)計(jì)端部下斜橡膠板導(dǎo)流方案。基于RNG k-ε湍流模型對(duì)15 m/s橫風(fēng)環(huán)境、200 km/h運(yùn)行車速條件下，不同導(dǎo)流板下斜距離方案的轉(zhuǎn)向架區(qū)域進(jìn)風(fēng)量、流線流速及對(duì)整車的氣動(dòng)力影響進(jìn)行計(jì)算和分析。研究結(jié)果表明：轉(zhuǎn)向架底面為主要進(jìn)風(fēng)來源，導(dǎo)流板下斜距離越大，轉(zhuǎn)向架區(qū)域的總進(jìn)風(fēng)量越小，下斜距離由40 mm增至60 mm，總風(fēng)量減小幅度最高達(dá)50%；優(yōu)化前后流速流線對(duì)比顯示，下斜導(dǎo)流方案改變了運(yùn)行前方底板下方來流流場(chǎng)，上揚(yáng)氣流受導(dǎo)流板抑制往下流動(dòng)，氣流繞過轉(zhuǎn)向架區(qū)域腔口抵達(dá)轉(zhuǎn)向架底部后方，有效減少了車底進(jìn)入轉(zhuǎn)向架區(qū)域氣流；增加導(dǎo)流板后，隨著導(dǎo)流板下斜距離增加，整車阻力為增加趨勢(shì)，相比原型車最大增加2.4%。而橫向力、升力和傾覆力矩變化均在1.8%以下，影響較小。

防積雪；導(dǎo)流板；高速列車；RNG k-ε湍流模型

高速列車在寒冷冬季運(yùn)行時(shí)，環(huán)境風(fēng)雪和線路積雪會(huì)致使轉(zhuǎn)向架區(qū)域出現(xiàn)大面積積雪結(jié)冰，影響轉(zhuǎn)向架制動(dòng)夾鉗等關(guān)鍵部件的正常工作，嚴(yán)重時(shí)會(huì)威脅到列車的運(yùn)營(yíng)安全［1-4］：因此，高速列車轉(zhuǎn)向架的防積雪結(jié)冰問題一直以來都是國(guó)內(nèi)外鐵路運(yùn)營(yíng)部門所關(guān)注的重點(diǎn)［5］。風(fēng)雪特性的機(jī)理研究工作主要包括對(duì)風(fēng)吹雪的分類和規(guī)律的定性研究，也有對(duì)風(fēng)雪流搬運(yùn)和堆積特性的量化模擬研究［6-9］。李俊民等［10］從改善車下設(shè)備艙導(dǎo)流罩的空氣動(dòng)力學(xué)性能的角度，運(yùn)用 STARCCM+仿真進(jìn)行3車編組的整車流場(chǎng)分析，證明改進(jìn)的導(dǎo)流罩空氣流動(dòng)性能良好且能緩解轉(zhuǎn)向架區(qū)域冰雪堆積。高速列車轉(zhuǎn)向架防積雪結(jié)冰措施方面，CRH-380B型高寒動(dòng)車組采取在轉(zhuǎn)向架關(guān)鍵部件涂刷防冰雪涂層、增設(shè)空氣彈簧防雪罩等措施［11］。國(guó)外或利用空調(diào)、電機(jī)熱廢氣融雪，或給小間隙螺旋彈簧裝置密封處理，或在積雪關(guān)鍵部位增設(shè)導(dǎo)流板等措施［12］對(duì)轉(zhuǎn)向架進(jìn)行局部改造，達(dá)到防雪防結(jié)冰的目的。本文作者通過在高寒動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架兩端設(shè)置下斜導(dǎo)流結(jié)構(gòu)，研究不同下斜距離的轉(zhuǎn)向架區(qū)域進(jìn)風(fēng)量、流線流速及整車氣動(dòng)力變化規(guī)律，以便為高寒動(dòng)車組的防積雪結(jié)冰提供導(dǎo)流結(jié)構(gòu)的優(yōu)化依據(jù)。

1　方案設(shè)計(jì)

雪花的空氣接觸面積較大，運(yùn)動(dòng)過程中所受阻力較大，因而雪粒子具有較好的運(yùn)動(dòng)跟隨性［13］。當(dāng)雪花的運(yùn)動(dòng)軌跡中存在較多旋渦時(shí)，雪花便在旋渦內(nèi)相互吸附，進(jìn)而黏著在結(jié)構(gòu)表面，造成堆積［10］。因此，空氣流場(chǎng)的變化，即空氣流速流線變化可間接反映積雪情況。

對(duì)高速列車而言，進(jìn)入轉(zhuǎn)向架區(qū)域的氣流從轉(zhuǎn)向架中后部揚(yáng)起［14］，本方案通過在端面安裝下斜導(dǎo)流板，將氣流上揚(yáng)角減小，進(jìn)而減少進(jìn)入轉(zhuǎn)向架區(qū)域的氣流，降低進(jìn)風(fēng)量，從而改善積雪情況。下斜導(dǎo)流方案的安裝幾何模型如圖1所示。

圖1　橡膠導(dǎo)流板下斜示意圖Fig. 1　Schematic diagram of oblique rubber plate

下斜橡膠導(dǎo)流板長(zhǎng)度取為 160 mm，在保證限界的情況下，導(dǎo)流板下斜距離h分別取20，40，60 mm，與未做導(dǎo)流處理的原型車進(jìn)行比較。

2　計(jì)算模型

計(jì)算車型選取高寒動(dòng)車組，選取3節(jié)車作為計(jì)算編組模型，編組車輛的運(yùn)行方向、轉(zhuǎn)向架編號(hào)及導(dǎo)流板設(shè)置分布如圖2所示。

圖2　3節(jié)車編組的下斜導(dǎo)流板分布Fig. 2　Inclined guiding plate distribution of the 3-car model

計(jì)算區(qū)域如圖3所示。其中，H為1個(gè)車高距離，長(zhǎng)×寬×高為45H×23H×10H。

列車高速運(yùn)行時(shí)車體近壁面會(huì)形成沿表面法線方向速度梯度很大的邊界層，因此，車體近壁面采用較細(xì)網(wǎng)格來模擬附面層。

網(wǎng)格由 OpenFOAM軟件生成，車體最小網(wǎng)格尺寸為2.5 mm，轉(zhuǎn)向架最小網(wǎng)格長(zhǎng)度為1.25 mm。車體和轉(zhuǎn)向架壁面上布置了8層均勻分布的附面層網(wǎng)格，最內(nèi)層網(wǎng)格厚度為0.6 mm，同時(shí)對(duì)車體附近流域做加密處理，計(jì)算域網(wǎng)格總數(shù)達(dá)6 000萬。車體附近區(qū)域網(wǎng)格如圖4所示。

圖3　計(jì)算區(qū)域Fig. 3　Computational area

車體周圍第1層網(wǎng)格距離y+（量綱為一）在30～300之間，滿足RNG雙湍流模型和N-S方程求解流場(chǎng)的要求。

仿真計(jì)算在Fluent軟件中進(jìn)行，速度壓力耦合采用SIMPLEC格式，壓力插值采用2階格式，動(dòng)量、湍動(dòng)能及湍流耗散率均采用QUICK格式，采用標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)控制靠近壁面區(qū)域流場(chǎng)求解。考慮列車運(yùn)行速度為200 km/h，環(huán)境橫風(fēng)風(fēng)速為15.0 m/s條件，具體邊界條件設(shè)置如表1所示。

圖4　車體附近區(qū)域網(wǎng)格Fig. 4　Meshes around car-body surface

表1　邊界條件Table 1 Boundary conditions

為驗(yàn)證本文所選數(shù)值模擬方法及網(wǎng)格條件的可靠性，采用本文數(shù)值方法和網(wǎng)格策略對(duì)文獻(xiàn)［15］風(fēng)洞試驗(yàn)所用的CRH2型車進(jìn)行阻力計(jì)算。計(jì)算模型采用與風(fēng)洞試驗(yàn)一致的CRH2型動(dòng)車組三維模型，通過前端吹風(fēng)模擬列車與環(huán)境風(fēng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，各工況下入口固定風(fēng)速為60 m/s，流場(chǎng)雷諾數(shù)為1.7×106，出口邊界定義為壓力出口邊界，靜壓為0 Pa。阻力系數(shù)的數(shù)值計(jì)算與風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)對(duì)比結(jié)果如表2所示。

表2　數(shù)值計(jì)算與風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比Table 2 Results comparison between numerical simulation and wind tunnel test

由表2可知：該計(jì)算方法與風(fēng)洞試驗(yàn)的最大相對(duì)誤差為1.9%，能夠滿足工程計(jì)算精度要求。

3　優(yōu)化結(jié)果分析

3.1優(yōu)化前后風(fēng)量比較

定義轉(zhuǎn)向架區(qū)域底面、迎風(fēng)側(cè)、背風(fēng)側(cè)的進(jìn)風(fēng)風(fēng)速與切面面積的積分為不同位置的進(jìn)風(fēng)量。計(jì)算得到導(dǎo)流板不同下斜高度方案下各轉(zhuǎn)向架區(qū)域的進(jìn)風(fēng)量情況如表3所示。對(duì)各轉(zhuǎn)向架導(dǎo)流板不同下斜距離方案的進(jìn)風(fēng)量相對(duì)于原型車的減少百分比進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，其統(tǒng)計(jì)直方圖如圖5所示。

由計(jì)算結(jié)果可知：

1） 轉(zhuǎn)向架底面是主要進(jìn)風(fēng)來源，迎風(fēng)側(cè)進(jìn)風(fēng)量相對(duì)較少，背風(fēng)側(cè)進(jìn)風(fēng)量基本可以忽略。

2） 增設(shè)導(dǎo)流板后轉(zhuǎn)向架區(qū)域進(jìn)風(fēng)量均減少 15%以上。轉(zhuǎn)向架區(qū)域迎風(fēng)、背風(fēng)側(cè)進(jìn)風(fēng)量隨橡膠導(dǎo)流板下斜距離的增加而有增有減，但占主導(dǎo)作用的底面進(jìn)風(fēng)量在下斜距離60 mm方案下進(jìn)風(fēng)量下降效果顯著。因此，橡膠導(dǎo)流板下斜距離越大，總進(jìn)風(fēng)量越小。

3） 以轉(zhuǎn)向架2為例，與原型車相比，導(dǎo)流板下斜距離 20 mm方案總進(jìn)風(fēng)量減少 31.58%，下斜距離40 mm方案總進(jìn)風(fēng)量減少32.99%，總風(fēng)量減小幅度不大；但下斜距離60 mm方案總進(jìn)風(fēng)量減少42.67%，下斜距離由40 mm增加到60 mm，總風(fēng)量減小幅度明顯提升。轉(zhuǎn)向架3～轉(zhuǎn)向架5的總風(fēng)量變化規(guī)律類似。

4） 由于位置的對(duì)稱性，轉(zhuǎn)向架2與轉(zhuǎn)向架5、轉(zhuǎn)向架3與轉(zhuǎn)向架4優(yōu)化效果類似。而由于在該計(jì)算工況下，轉(zhuǎn)向架1沿運(yùn)行來流方向前端未設(shè)置下斜導(dǎo)流板，其進(jìn)風(fēng)量降低效果不明顯，而轉(zhuǎn)向架6前端經(jīng)導(dǎo)流板優(yōu)化，后端無導(dǎo)流結(jié)構(gòu)阻礙，其總風(fēng)量減少幅度達(dá)50%。

表3　各轉(zhuǎn)向架區(qū)域進(jìn)風(fēng)量Table 3 Regional air flow of each bogie m3/s

圖5　各方案總進(jìn)風(fēng)量相比原型車減少百分比Fig. 5　Air flow decrease percentage compared with prototype

3.2優(yōu)化前后流線流速比較

選取前端、后端均增設(shè)了導(dǎo)流板的轉(zhuǎn)向架2區(qū)域進(jìn)行流線分析，以轉(zhuǎn)向架區(qū)域中心沿車體長(zhǎng)度方向的縱切面作流線圖，如圖6所示。

圖6　轉(zhuǎn)向架2區(qū)域中心縱切面流線圖Fig. 6　Streamline of bogie No.2 in longitudinal section

與原型車相比，轉(zhuǎn)向架2區(qū)域前端安裝下斜橡膠導(dǎo)流板后，前端下方氣流方向改變，上揚(yáng)氣流減少并受下斜橡膠導(dǎo)流板的抑制，向下導(dǎo)流，轉(zhuǎn)向架內(nèi)部形成凹腔流動(dòng)，從前方底部來的氣流越過腔口流到轉(zhuǎn)向架底部后方；車體下方氣流流經(jīng)后端下斜板時(shí)，部分氣流受到下斜板的阻礙，沿著下斜板上揚(yáng)并回流，會(huì)存在一部分受橫風(fēng)影響向背風(fēng)側(cè)流出，導(dǎo)流板下斜距離越大，后部向背風(fēng)側(cè)流動(dòng)的回流氣流會(huì)有所增加。

頭尾端轉(zhuǎn)向架區(qū)域中心沿車體長(zhǎng)度方向的縱切面作流線圖，如圖7所示。

圖7　頭尾端區(qū)域中心縱切面流線圖Fig. 7　Streamline of bogie on both ends in longitudinal section

下斜導(dǎo)流板的設(shè)計(jì)方案中，轉(zhuǎn)向架6后端、轉(zhuǎn)向架1前端均未設(shè)置導(dǎo)流板，其原因有：

1） 轉(zhuǎn)向架1前端與轉(zhuǎn)向架6后端為垂直端面形式，與其他位置的傾斜形式相比，其阻流作用使前端來流避過了轉(zhuǎn)向架內(nèi)腔區(qū)域，能夠?qū)崿F(xiàn)下斜導(dǎo)流板的同等功能。

2） 轉(zhuǎn)向架 6的前端導(dǎo)流板改變了底部前端來流方向，使氣流繞過轉(zhuǎn)向架底部，同時(shí)由于后端未設(shè)置下斜導(dǎo)流板，只有小部分氣流回流到轉(zhuǎn)向架區(qū)域，否則會(huì)增大轉(zhuǎn)向架6后端區(qū)域的回流風(fēng)量。

作為轉(zhuǎn)向架制動(dòng)單元的關(guān)鍵部件，對(duì)轉(zhuǎn)向架2的制動(dòng)盤迎風(fēng)、背風(fēng)側(cè)縱切面速度場(chǎng)進(jìn)行分析。速度場(chǎng)切面圖如圖8所示。

圖8　轉(zhuǎn)向架區(qū)域制動(dòng)盤處切面速度場(chǎng)Fig. 8　Velocity of Section field of the bogie brake disc

從圖8可知：不論是迎風(fēng)側(cè)還是背風(fēng)側(cè)，增加導(dǎo)流板后，轉(zhuǎn)向架前端區(qū)域1的上部氣流明顯減少，反映為前端制動(dòng)盤后方構(gòu)架下部區(qū)域2的低速氣流區(qū)域增大；在轉(zhuǎn)向架迎風(fēng)側(cè)向后流出的氣流由于受下斜橡膠導(dǎo)流板的阻礙向背風(fēng)側(cè)回流，端面處區(qū)域3卷起的氣流流速增加。

綜上所述，轉(zhuǎn)向架區(qū)域前進(jìn)端設(shè)置的下斜導(dǎo)流板能夠有效減少車底進(jìn)入轉(zhuǎn)向架的氣流，下斜距離越大，對(duì)進(jìn)入轉(zhuǎn)向架區(qū)域并揚(yáng)起的氣流狀況改善越好。但在轉(zhuǎn)向架區(qū)域后端設(shè)備艙端面安裝下斜橡膠導(dǎo)流板不利于轉(zhuǎn)向架區(qū)域氣流的排出，下斜距離越大，反而會(huì)導(dǎo)致回流。

3.3優(yōu)化前后氣動(dòng)力比較

在橫風(fēng)速度為15 m/s、車速為200 km/h運(yùn)行條件下，將不同導(dǎo)流橡膠板下斜高度方案下的動(dòng)車組整車氣動(dòng)力與原型車進(jìn)行對(duì)比，對(duì)比結(jié)果如圖9所示。

當(dāng)橡膠塊略微下斜時(shí)，底罩附面層分離現(xiàn)象滯后，其阻力與原型車相比有所下降。隨著下斜距離增加，車體表面附面層發(fā)生分離現(xiàn)象，阻力逐漸增大，導(dǎo)流板下斜距離為 60 mm方案與原型車相比，阻力增加2.4%；橫向力、升力、傾覆力矩則隨著下斜距離增加，相對(duì)原型車在1.8%以內(nèi)變化。

圖9　氣動(dòng)力比值Fig. 9　Aerodynamic force ratio

4　結(jié)論

1） 轉(zhuǎn)向架底面為主要進(jìn)風(fēng)來源，隨著導(dǎo)流板下斜距離增大，轉(zhuǎn)向架區(qū)域的總進(jìn)風(fēng)量減小，下斜距離由40 mm增至60 mm時(shí)優(yōu)化效果明顯，總風(fēng)量減小幅度高達(dá)50%。

2） 運(yùn)行前方底板下方的空氣流場(chǎng)受轉(zhuǎn)向架端部下斜導(dǎo)流板的抑制，氣流繞過轉(zhuǎn)向架區(qū)域腔口抵達(dá)轉(zhuǎn)向架底部后端，受后端下斜導(dǎo)流板影響，在轉(zhuǎn)向架尾部形成了一定的反射流。

3） 隨著導(dǎo)流板下斜距離增加，車體表面附面層發(fā)生分離現(xiàn)象，車體阻力較原型車略微增加，而橫向力、升力和傾覆力矩僅有小幅變化，但總體影響很小。

4） 提出的端面下斜橡膠導(dǎo)流方案能夠有效優(yōu)化轉(zhuǎn)向架內(nèi)部流場(chǎng)，為高寒地區(qū)高速列車轉(zhuǎn)向架的防積雪結(jié)冰提供科學(xué)依據(jù)。

［1］ TIAN Hongqi， HUANG Sha， YANG Mingzhi. Flow structure around high-speed train in open air［J］. Journal of Central South University， 2015， 22（2）： 747-752.

［2］ 田紅旗. 中國(guó)惡劣風(fēng)環(huán)境下鐵路安全行車研究進(jìn)展［J］. 中南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， 2010， 41（6）： 2435-2443.TIAN Hongqi. Research progress in railway safety under strong wind condition in China［J］. Journal of Central South University （Science and Technology）， 2010， 41（6）： 2435-2443.

［3］ TIAN Hongqi. Formation mechanism of aerodynamic drag of high-speed train and some reduction measures［J］. Journal of Central South University， 2009， 16（1）： 166-171.

［4］ TIAN Hongqi. Determination method of load balance ranges for train operation safety under strong wind［J］. Journal of Central South University， 2015， 22（3）： 1146-1154.

［5］ Lennart Kloow. High-speed train operation in winter climate［D］. KTH Railway Group and Transail， Royal Institute of Technology，2001： 27-39.

［6］ Serine A， Shimura M， Maruoka A， et al. The numerical simulation of snowdrift around a building［J］. International Journal of Computational Fluid Dynamics， 1999， 12（3/4）：249-255.

［7］ THIIS T K. A comparison of numerical simulations and full-scale measurements of snowdrifts around buildings［J］. Wind & Structures An International Journal， 2000， 3（2）： 73-81.

［8］ BEYERS M， WAECHTER B. Modeling transient snowdrift development around complex three-dimensional structures［J］. Journal of Wind Engineering and Industrial， 2008， 96（S10-11）：1603-1615.

［9］ BEYERS J H M， SUNDSBO P A， HARMS T M. Numerical simulation of three-dimensional， transient snow drifting around a cube［J］. Journal of Wind Engineering and Industrial， 2004， 92（9）：725-747.

［10］ 李俊民， 單永林， 林鵬. 高速動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架防冰雪導(dǎo)流罩的空氣動(dòng)力學(xué)性能分析［J］. 計(jì)算機(jī)輔助工程， 2013（2）： 20-26. LI Junming， SHAN Yonglin， LIN Peng. Analysis on aerodynamic performance of anti-ice/snow dome of high speed motor train unit bogie［J］. Computer Aided Engineering， 2013（2）：20-26.

［11］ 王辛娜. 哈爾濱 17項(xiàng)精尖防冰雪技術(shù)升級(jí)高鐵［EB/OL］. ［2013-12-29］. http：//ha.sytlw.com/sytlw/info/2014/0723/32666. WANG Xinna. 17 advanced anti-icing technology in Harbin for upgrading high-speed railway［EB/OL］. ［2013-12-29］. http：//ha. sytlw.com/sytlw/ info/2014/0723/32666.

［12］ BETTEZ M. Winter Technologies for High Speed Rail［D］. Sweden： Norwegian University of Science and Technology. Department of Civil and Transport Engineering， 2011： 4-6.

［13］ 王廷亮. 鐵路風(fēng)吹雪災(zāi)害數(shù)值模擬及防治技術(shù)研究［D］. 蘭州：蘭州大學(xué)土木工程與力學(xué)學(xué)院， 2012： 40-43. WANG Tingliang. Study on numberical simulation and prevention measures of the drifting snow disaster along railway［D］. Lanzhou： Lanzhou University. School of civil Engineering and Mechanics， 2012： 40-43.

［14］ 李靚娟， 張潔， 劉堂紅. 動(dòng)車組車輪流場(chǎng)數(shù)值模擬［J］. 鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào)， 2014， 11（4）： 115-120. LI Liangjuan， ZHANG Jie， LIU Tanghong. Numerical simulation of flow field around wheel of EMU［J］. Journal of Railway Science and Engineering， 2014， 11（4）： 115-120.

［15］ 張?jiān)谥校?周丹. 不同頭部外形高速列車氣動(dòng)性能風(fēng)洞試驗(yàn)研究［J］. 中南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， 2013， 44（6）： 2603-2608. ZHANG Zaizhong， ZHOU Dan. Wind tunnel experiment on aerodynamic characteristic of streamline read of high speed train with different read shapes［J］. Journal of Central South University （Science and Technology）， 2013， 44（6）： 2603-2608.

（編輯 羅金花）

Influence of inclined guiding plate on anti-snow performance of high-speed train bogie

DING Sansan1， 2， TIAN Aiqin2， DONG Tianyun3， ZHOU Wei3， LI Liangjuan4

（1. Mechanical， Electronic and Control Engineering， Beijing Jiaotong University， Beijing 100044， China；
2. CRRC Qingdao Sifang Co.， Ltd.， Qingdao 266111， China；
3. Key Laboratory of Traffic Safety on Track of Ministry of Education，
School of Traffic & Transportation Engineering， Central South University， Changsha 410075， China；
4. Guangzhou Mass Transit Engineering Consultant Co.， Ltd.， Guangzhou 510010， China）

Inclined rubber guiding plate was designed for anti-snow problem of high-speed train bogie in blown snow conditions. Adopting the RNG k-ε turbulence model， air intake volume， flow line， flow velocity of the bogie area with different slant distances as well as its influence on car-body aerodynamic force were calculated and analyzed at the cross wind speed of 15 m/s and train speed of 200 km/h. The results show that bottom side is the major air intake source of bogie area. The total air intake volume of bogie area decreases as slant distance increases. Decrease rate of the total air intake volume can reach 50% when the slant distance grows from 40 mm to 60 mm. Air flow below the frontage bottom plate is changed by the installed guiding plate. Air streamline passes by the bogie cavity and goes straight to the rearbottom plate， which effectively decreases the air flow into the bogie area. As the slant distance increases， boundary layer separation of car-body surface occurs and aerodynamic drag increases by 2.4% compared with that of the original car. However， lateral force， lift force and overturning moment vary within 1.8 %， which has little effect on safety.

anti-snow performance； flow guiding plate； high-speed train； RNG k-ε turbulence model

U271.91

A

1672-7207（2016）04-1400-06

10.11817/j.issn.1672-7207.2016.04.041

2015-02-18；

2015-04-20

中國(guó)鐵路總公司研究開發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2013G006）；中國(guó)鐵路總公司科技研究開發(fā)計(jì)劃重點(diǎn)課題（2013J008-E）；中國(guó)鐵路總公司科技研究開發(fā)計(jì)劃重大課題（2014T002-A）（Project （2013G006） supported by the Research and Development Program of China Railway Corporation； Project （2013J008-E） supported by the Key Program of Technological Research and Development of China Railway Corporation；Project （2014T002-A） supported by the Major Program of Technological Research and Development of China Railway Corporation.）

丁叁叁，高級(jí)工程師，從事高速列車空氣動(dòng)力學(xué)研究；E-mail：dingsansan@cqsf.com