高寒動車組槽型引流式結構的防積雪性能研究

高廣軍，劉操,，張琰，于堯，李健，王家斌,3

(1. 中南大學 重載快捷大功率電力機車全國重點實驗室，湖南 長沙，410075；2. 中南大學 交通運輸工程學院，軌道交通安全教育部重點實驗室，湖南 長沙，410075；3. 中國空氣動力研究與發展中心 結冰與防除冰重點實驗室，四川 綿陽，621000)

截至2021 年12 月底，我國鐵路運營總里程超過15 萬km，可繞地球1 周。其中高速鐵路已達4 萬km，居世界首位。然而，有多種氣象自然災害如雪災、颶風、泥石流等會直接影響鐵路的運行安全，其中，雪災對鐵路運行安全的危害尤為嚴重[1]。隨著我國多條高寒鐵路如哈大高鐵、京張高鐵等相繼開通，越來越多的高速列車需要在高寒風雪條件下長時間運行[2]。除了線路上的積雪結冰問題外，列車底部轉向架區域極易發生嚴重積雪結冰現象，嚴重影響列車運行性能甚至危及行車安全，若得不到有效處理，則極有可能引發安全事故。高寒動車組在高寒豐雪地區高速度、長時間運行時，在列車底部高速強剪切、大分離氣流作用下，環境中的積雪經過流場時會受到空氣動力的裹挾而被卷入高速列車轉向架區域，進而在轉向架表面發生明顯的撞擊黏附作用[3]。同時，列車轉向架一系懸掛和二系懸掛被積雪積冰覆蓋時，減振部件運動受阻礙使列車振動加劇，極大地降低列車運行穩定性和乘員舒適性[4-5]。列車制動裝置是高速行駛車輛減速停車、規避風險的重要保障，若制動系統產生嚴重冰雪積聚，則其工作可靠性將大大降低，導致列車制動距離延長，降低列車區間密度，甚至引發追尾沖突事故[6]。列車底部的制動夾鉗、齒輪箱和牽引電機均為發熱裝置，黏附在其表面的雪花會迅速融化成水，顯著增強轉向架表面對雪粒的捕捉能力，加快轉向架區域的雪粒積聚過程。在強對流散熱效應下，雪粒融化成的水又迅速凝結成冰，致使轉向架區域發生多相流動、多態轉換的復雜演化過程。我國高寒高速鐵路均為列車全線運行的長交路，列車在高寒豐雪環境下運行時間長，雪—水—冰復雜相變過程導致列車轉向架區域大量冰雪積聚更加嚴重[7]。

為解決高寒高速列車轉向架區域的嚴重積雪結冰問題，國內外研究者開展了大量研究。法國國鐵公司以TVG 高速列車為模板開展了轉向架積雪結冰數值模擬和風洞實驗研究，探究了高寒高速列車底部轉向架區域內的積雪分布情況[8-9]。北歐地區鐵路發達國家多采用防雪柵欄[10]或使用各種發熱融雪裝置[11]來減少高寒高速列車冬季大雪環境下運行品質和行車安全保障問題。在國內，韓運動等[12]結合數值模擬和實車試驗2種方法探究了轉向架區域高速氣流進出特性，并進一步推測了轉向架區域雪粒運動特性。LIU等[13]采用商業軟件STAR-CCM+對轉向架區域風雪兩相流動特性進行了研究，并獲取了轉向架區域的雪粒堆積分布規律。XIE等[14]采用雷諾時均方法研究了簡化列車轉向架區域內的流場特性，并通過離散相模型揭示了雪粒運動演化特性。蔡路等[15]采用拉格朗日模型追蹤了轉向架區域內雪粒運動軌跡，并分析了轉向架表面的雪粒撞擊分布規律。WANG 等[16]開展了縮比CRH2 列車轉向架區域兩相流風洞試驗，試驗中采用木屑替代雪粒，通過多重篩選和濕度調整使木屑尺寸和密度與真實雪粒保持一致，并采用高速攝影獲取了木屑在轉向架區域內的運動軌跡。

雪粒作為輕質細觀離散顆粒，其運動軌跡與轉向架區域內的空氣流動特性緊密相關，因此，可基于流動控制原理，通過設計相關導流結構來優化轉向架區域的強剪切流動特性，進而減少雪粒在轉向架表面的黏附堆積。高速列車轉向架區域縮比模型兩相流試驗結果表明[17]，在列車底部安裝5.14°和10°導流槽結構對降低轉向架區域的積雪分布效果明顯。鑒于兩相流試驗的復雜性和數據采集較困難，兩相流試驗中僅采用高速攝影獲取單個1/4縮比簡化轉向架區域及部件表面粒子分布特征，導致人們對5.14°和10°導流槽結構對轉向架區域風雪運動特性影響機理尚不清楚，且5.14°和10°導流槽結構對提升真實列車轉向架區域的適應性仍需進一步探討。為此，本文以三車編組全比例真實高寒高速列車模型為基礎，對5.14°和10°導流槽結構的防轉向架積雪性能開展數值仿真研究，以探明5.14°和10°導流槽結構對轉向架區域防冰雪性能的影響機理，為今后高寒高速列車底部槽型引流式防積雪結構設計提供理論依據。

1 數值模擬設置

1.1 數學模型

采用非定常雷諾時均方法(URANS)與離散相模型(DPM)對高寒高速列車轉向架區域的空氣流動特性和雪粒運動特性進行仿真研究。雷諾時均方法在列車空氣動力學領域得到廣泛應用，可在計算成本與計算精確度兩者之間達到良好平衡[17]。基于Realizablek-ε湍流模型的非定常雷諾時均方法可以精確模擬流線具有較大彎曲程度的空氣流動及轉向架區域復雜的流場結構。非定常雷諾時均方法中Realizablek-ε湍流模型的湍流脈動動能k和湍流耗散率ε輸運方程見文獻[18]。本文使用DPM 離散相模型模擬雪粒時，忽略Basset 力、虛假質量力等對轉向架區域內雪粒運動幾乎無影響的外力，主要考慮雪粒的曳力與重力作用，得到雪粒受力平衡微分方程，分別如式(1)、(2)和(3)所示。

其中：u為空氣流動速度；up為雪粒速度；dp為粒子直徑，dp=0.15 mm；ρp為粒子密度，ρp=250 kg/m3；g為重力加速度量；CD為曳力系數；Rep為相對雷諾數；α1、α2和α3為常數，α1=0.519 1，α2=-1 662.5，α3=5.146 7×106；μt為湍流黏性系數；ρ為空氣密度；μ為動力黏度。選取環境溫度為-30 ℃，對應的空氣密度ρ和動力黏度μ取值分別為1.453 kg/m3和1.57×10-5Pa·s。

1.2 幾何模型

列車模型由頭車、中車和尾車3節車組成，模型中包含風擋和轉向架結構。由于本文主要考慮列車底部及轉向架區域內的風雪運動特性，而受電弓、空調等車頂結構對車底風雪運動特性的影響可忽略不計，且受電弓和空調出風口細微結構會導致計算網格數量和模擬成本顯著增加，因此，本文列車模型忽略了受電弓、空調等頂部結構。槽型引流防積雪結構的幾何外形及其安裝位置如圖1所示。選取列車高度H=3.7 m為風雪兩相流數值模擬中的特征長度，量綱一的列車長度(L)和寬度(W)分別為20.6H和0.91H。為了探究槽型引流防積雪結構對高寒高速列車轉向架區域積雪的影響，必須保留轉向架的復雜結構，如空氣彈簧、構架、牽引電機、齒輪箱、制動夾鉗、電機吊座、牽引拉桿、軸箱等，但考慮到計算網格劃分的便利性，將轉向架各種線路、管路等細微結構進行了簡化處理。為提升高寒高速列車在運行時轉向架區域的防積雪性能，提出了5.14°和10°這2種槽型引流防積雪結構。由于高速列車多雙向運行，需在轉向架前后都安裝導流裝置，但受排障器特殊幾何結構影響，在轉向架1上游和轉向架6下游未安裝導流槽結構。

圖1 槽型引流防積雪結構的幾何外形及其安裝位置Fig. 1 Geometric shape and installation position of diversion-slot anti-snow structure

1.3 計算域及邊界條件

風雪兩相流數值模擬計算域以及相關的邊界條件如圖2(a)所示。其中，x、y、z為笛卡爾坐標系的3個方向，分別為流向、展向、法向。將均勻流速的速度入口來流風速幅值設置為Uinf=55.56 m/s，計算域出口壓力需選取為零壓力出口(P=0 Pa)。計算域的側面和頂面設置為對稱平面，運用鏡像方法將計算域虛擬擴大。由于列車運行時與地面存在相對運動，將列車模型設置為靜止壁面，路基和地面為運動壁面，賦予路基和地面與來流速度一樣的運動速度Uwall，且Uwall=Uinf=55.56 m/s。

圖2 計算區域和計算網格Fig. 2 Computational domain and grid

本文主要探究槽型引流防積雪結構對高速列車轉向架區域風雪特性的影響，因此，將路基、軌道和列車表面屬性設置為可對雪粒發生反射，以保證更多的雪粒進入轉向架區域。計算域的其他邊界屬性設置為雪粒逃逸，而將設備艙端板和轉向架上重要部件如制動夾鉗、齒輪箱、構架等表面屬性均設置可對雪粒進行捕捉。兩相流數值模擬采用的是以六面體為主的笛卡爾混合網格，如圖2(b)所示。在高速列車的表面和車底轉向架區域均設置15 層棱柱層網格，從而精確獲得邊界層內的空氣流動特性。為保證與六面體網格平滑過渡，設置法向增長率為1.2。列車模型物面網格法向量綱一厚度邊長n+=45，流向網格量綱一尺寸?l+=450，展向網格量綱一邊長?s+=450。WANG等[19]發現，繼續增加此網格分辨率對提高模擬風雪運動規律精確度的影響很小，考慮到計算精度和計算資源的平衡，此網格分辨率可用于高速列車底部風雪兩相流運動仿真。

1.4 求解參數設置及算法驗證

采用商用軟件ANSYS Fluent 對高寒高速列車轉向架區域風雪兩相流進行數值模擬。數值模擬基于壓力求解器完成，對流項采用二階迎風格式進行離散，通過SIMPLEC算法耦合壓力-速度場，采用有限體積法將偏微分方程離散為網格單元節點上的代數方程組。風雪兩相流中的空氣相和雪相設置為雙向耦合，即空氣相的流動狀態能改變雪粒的運動軌跡，雪粒亦能根據自身運動狀態對流場產生相應反饋。為了準確得到高寒高速列車運行時的風雪特性，采用收斂的RANS仿真計算結果對列車周圍尤其是轉向架區域流場進行初始化處理。隨后，在數值模擬中加入雪粒相，發射面在1 個時間步內共發射3 600 個模擬雪粒進入計算域，雪粒噴入計算區域的同時啟動的采樣統計，并進行平均處理。風雪兩相流仿真模擬計算共持續3.0 s。為滿足庫朗數要求，將每一步的時間步長設置為?t=0.000 1 s，可使計算域中網格庫朗數幾乎均小于1.0，且列車鼻尖和排障器底部等高速區的最大庫朗數也低于3.0。為確保風雪兩相流數值模擬精度，在每個時間步內進行30 次內迭代，以保證殘差達到預設收斂要求。本文共設計3種工況進行數值仿真，工況一為原始三車編組，工況二為5.14°導流槽結構三車編組，工況三為10°導流槽結構三車編組。

結合高速列車轉向架區域凈流場風洞和兩相流風洞試驗結果對采用的數值模擬方法的正確性進行驗證。其中，轉向架區域兩相流風洞試驗在中南大學高速列車研究中心開口環境風洞的高速試驗段進行[20]。風洞高速試驗段的三維尺寸(長度×寬度×高度)為3.4 m×1.0 m×0.8 m。試驗風洞流場穩定且品質較高，高速試驗段風速范圍為0～60 m/s。高速試驗段的進口處設置有離散相釋放裝置，可用于開展風/沙/雪惡劣環境下高速列車空氣動力學性能的試驗研究工作。為了更好地獲取轉向架區域的粒子運動軌跡，對試驗列車及轉向架模型進行透明化無反光處理。將透明轉向架及列車模型安裝于縮比為1:4的軌道模型上方，軌道和列車模型放置于固定地板上。受試驗條件和環境因素的限制，轉向架區域兩相流風洞試驗采用木屑代替風雪環境下的雪粒。通過對木屑的尺寸和密度進行特殊處理，使其盡可能地與雪花粒子物理屬性保持一致。風雪兩相流數值模擬方法與風洞試驗對比驗證如圖3所示。轉向架區域空氣流動趨勢數值模擬結果與凈流場以及兩相流風洞試驗結果表現出較好的一致性，且風雪兩相流數值模擬能準確捕捉到積雪在轉向架關鍵部件表面的分布特性，證明本文采用的基于Realizablek-ε湍流模型的URANS+DPM 風雪兩相流數值模擬方法具有較高的精度，可用于研究高速列車轉向架區域積雪問題[21-22]。

圖3 風雪兩相流數值模擬方法與風洞試驗對比實驗Fig. 3 Comparison experiment of numerical simulation methods and wind tunnel tests for wind and snow two-phase flow

2 槽型引流防積雪結構對轉向架區域空氣流動特性的影響

轉向架區域和底部區域流場采樣線位置分布如圖4 所示，X1、X2 為x方向上的采樣線，Z1～Z12 為z方向上的采樣線且均位于幾何中心平面(y/W=0)。槽型引流結構對轉向架區域內空氣流向速度uˉ分布的影響如圖5 所示。由圖5 中空氣流速可知：車底高速氣流在流經轉向架腔前部設備艙端板底部時會發生猛烈的強剪切氣流分離現象，剪切層的存在導致轉向架區域內的空氣流速呈現明顯的分層特點，在路基頂面和車底之間的空氣流速較高，而在轉向架腔體內部的流向空氣速度極低。由于轉向架1上游并未安裝槽型引流防積雪結構，在3種工況下，轉向架入口位置的氣流流向速度分布保持一致；當空氣流動至轉向架2區域內時，3種工況下轉向架區域內流向空氣流速差異較大。槽型引流防積雪結構除增加列車底部氣流的負向垂向動能外，還降低了氣流的流向動能。相比于原始工況，安裝了槽型的引流防積雪結構明顯降低了轉向架區域內的氣流流向速度，且10°導流槽工況中的流向氣流速度最低；此外，槽型引流防積雪結構降低了車底和路基之間的流向氣流速度，對端板附近空氣流向速度的影響可忽略不計。

圖4 高速列車轉向架區域和底部區域流場采樣線位置分布Fig. 4 Location distribution of flow field sampling line in bogie area and bottom area of high-speed train

圖5 槽型引流防積雪結構對轉向架區域內流向空氣速度分布的影響Fig. 5 Influence of diversion-slot anti-snow structure on flow direction air velocity distribution in bogie area

對導流槽防積雪結構對列車底部垂向空氣速度分布的影響進行定量分析，結果如圖6 所示。從圖6可見：整體上，轉向架區域的垂向速度波動幅值沿列車長度方向逐漸降低，僅在尾車流線型部位轉向架下方呈現出較強的負值垂向速度分布；相比于原始高寒動車組底部垂向氣流速度分布，在安裝5.14°和10°導流槽后，除轉向架1及其上游區域外，列車底部的垂向氣流速度的波動幅值明顯比原始工況下的低，且10°導流槽工況下的氣流垂向速度波動幅值最低，顯著抑制了氣流攜帶雪粒在轉向架下方的上揚趨勢，進而有效降低了風雪流對轉向架底面的沖擊作用以及進入轉向架上方區域的懸浮雪粒數量，從而有效減少了附著在轉向架底面和頂面的雪粒數量。

圖6 槽型引流防積雪結構對列車底部垂向空氣速度分布的影響Fig. 6 Influence of diversion-slot anti-snow structure on vertical air velocity distribution at the bottom of train

為分析槽型引流防積雪結構對列車底部空氣流動特性的影響，在轉向架區域內截取6個流向切片以分析轉向架區域主要發熱部件處的流場特性。6 個切片的具體截取位置見圖7，槽型引流防積雪結構對轉向架2區域內空氣流動趨勢的影響見圖8。雖然導流槽結構沒有改變轉向架上游剪切層的發生高度，但促使剪切層提前出現，使得導流槽工況中的剪切層具有更長的發展距離。另外，導流槽內的流動分離結構會將剪切層向下排擠，且導流角度越大，導流槽內的分離結構尺度越大，剪切層在轉向架入口位置的高度越低，因此，10°導流槽結構明顯減小了轉向架入口位置的氣流運動方向，進而有效降低了轉向架下方高速氣流的垂向分布范圍，有效避免了車底高速氣流對轉向架主要發熱部件的沖擊作用。同時，10°導流槽防積雪結構還明顯抑制了氣流在轉向架中間區域和后端板位置的向上爬升運動，對減少轉向架上方區域內的懸浮雪粒數量具有明顯效果。10°導流槽結構還增強了轉向架上方區域內空氣流通的順暢性，極大減小了原始工況內轉向架上方的低速空氣漩渦結構數量，有助于轉向架上方懸浮雪粒流出轉向架腔體區域。

圖7 轉向架區域流場切片位置Fig. 7 Location of flow field slice in bogie area

圖8 槽型引流防積雪結構對轉向架2區域空氣流動趨勢的影響Fig. 8 Influence of diversion-slot anti-snow structure on air flow trend in bogie 2 area

3種工況下的列車底部空間壓力分布見圖9(圖中，Cp為壓力系數)。從圖9 可見：相比于原始工況，安裝導流槽結構有效降低了轉向架區域內的空間壓力波動幅值，使得轉向架區域內的壓力分布更加平穩；同時，導流槽結構明顯降低了列車底部壓力峰峰值，且導流槽結構偏轉角度越大，頭車鼻尖下方的壓力峰峰值越低，進而有效緩解了道床上沉積雪粒因頭車排障器下方的極強負壓分布而卷入列車底部流場內的速率，從而有助于減小轉向架區域的雪粒數量。

圖9 槽型引流防積雪結構對列車底部空間壓力分布的影響Fig.9 Influence of diversion-slot anti-snow structure on spatial pressure distribution at the bottom of train

3 槽型引流防積雪結構對轉向架區域雪粒運動及積雪分布的影響

由圖5可知，導流槽結構大幅度降低了氣流的流向速度分布，從而降低了雪粒流向速度分布。導流槽結構對列車底部雪粒時空運動狀態的影響見圖10(圖中，為雪粒垂向速度)。從圖10可見：導流槽結構顯著降低了轉向架區域內的正向雪粒垂向速度幅值及其波動程度，證明導流槽結構有效提升了雪粒在轉向架下方的垂向運動平穩程度；在轉向架腔兩側安裝導流槽結構明顯抑制了雪粒在轉向架區域內的上揚運動，在有效緩解雪粒對轉向架底面的沖擊作用的同時，還能在一定程度上減少轉向架上方區域的懸浮雪粒數量，有效減小轉向架表面的積雪分布范圍；此外，導流槽結構在一定程度上影響了列車近尾流區域內雪粒垂向速度分布，但尾流區內雪粒垂向速度始終為負值，證明高寒動車組安裝導流槽結構并不會加劇列車尾部現象的“雪煙”現象。3種工況下轉向架區域內雪粒流向速度分布如圖11 所示。從圖11可見：在3種工況下，轉向架腔體內端板附近的雪粒流向速度幾乎相同，與圖5中空氣流向速度分布特征表現一致，但導流槽結構對車底和路基之間的雪粒流向速度分布產生了明顯影響，且導流角度越大，雪粒流向速度越低。這是因為車底和路基之間空氣流速較高，雪粒在跟隨性的作用下將緊隨高速氣流運動。

圖10 槽型引流防積雪結構對雪粒時空運動狀態的影響Fig. 10 Effect of diversion-slot anti-snow structure on temporal and spatial motion of snow particles

圖11 槽型引流防積雪結構對轉向架區域內雪粒流向速度分布的影響Fig. 11 Influence of diversion-slot anti-snow structure on velocity distribution of snow particles in bogie area

槽型引流防積雪結構對轉向架2區域內雪粒濃度空間分布的影響見圖12。從圖12 可知：導流槽結構顯著改變了雪粒在轉向架入口位置的運動軌跡，有效降低了轉向架區域內的高濃度雪粒的垂向分布范圍，尤其是降低了在牽引電機、齒輪箱、制動夾鉗等轉向架關鍵發熱部件周圍的雪粒濃度，進而有效抑制轉向架關鍵部件表面的雪粒黏附堆積和相變覆冰過程。此外，10°導流槽結構有效抑制了雪粒在運動到轉向架中部和底部時的上揚翻涌趨勢，進而有效降低了轉向架上方懸浮雪粒數量，減少了轉向架頂面的沉積雪粒數量。

圖12 槽型引流防積雪結構對轉向架2區域內雪粒濃度分布的影響Fig. 12 Influence of diversion-slot anti-snow structure on snow particle concentration distribution in bogie 2 area

槽型引流防積雪結構對轉向架2表面積雪分布的影響見圖13。從圖13 可見：相比于原始工況，導流槽結構將轉向架入口位置的雪粒導向地面，有效緩解了雪粒對轉向架前側結構造成的猛烈沖刷作用，進而有效減小了前側牽引電機、齒輪箱和構架表面的積雪分布范圍；此外，導流槽結構明顯降低了高濃度雪粒的垂向分布范圍，抑制了風雪流在轉向架中間區域的上揚運動，緩解了雪粒在后側轉向架迎風面造成的撞擊和黏附作用，從而有效減少了堆積在中心銷、后側電機吊座以及后側構架表面的積雪分布；導流槽結構有效減少了從轉向架中間區域和后端板位置進入轉向架上方區域內的雪粒數量，因此，明顯減少了轉向架上表面的積雪分布范圍；導流槽的防積雪性能隨著導流角度的增加而增強，相比于5.14°導流槽結構，10°導流槽工況內的雪粒濃度在轉向架重要部件周圍的分布明顯較低，并在轉向架表面造成積雪分布更小。

圖13 槽型引流防積雪結構對轉向架2表面積雪分布的影響Fig. 13 Influence of diversion-slot anti-snow structure on snow distribution on bogie 2 surface area

轉向架2區域內不同工況時的各個發熱部件在120.6Tinf～128Tinf時間間隔內所捕獲的積雪質量和列車各轉向架積雪質量分別見圖14(a)和圖14(b)，其中，量綱一時間Tinf表示氣流流經轉向架艙前后端板所需要的時間。以往研究結論表明：在風雪兩相流模擬中時間達到量綱一時間106Tinf后，在7.4Tinf時，高速列車轉向架區域內的積雪質量基本保持穩定，因此，本文選取120.6Tinf～128Tinf時間內的雪粒堆積質量作為槽型引流結構防雪性能的橫向比較依據[20]。從圖14(a)可見：相比于原始工況，5.14°導流槽結構將轉向架2 構架、牽引電機、齒輪箱以及制動夾鉗的表面積雪質量分別降低了18.5%、17.2%、15.8%和17.5%，10°導流槽工況下轉向架2 關鍵部件的表面積雪質量分別降低了38.5%、35.3%、33.4%和39.1%。從圖14(b)可以發現：由于頭車排障器下方并未安裝導流槽裝置，故轉向架1表面的積雪質量幾乎保持不變，但導流槽結構顯著降低了下游轉向架表面積雪質量，且角度越大的導流槽具有更好的防積雪效果；相比于原始工況，10°導流槽結構將轉向架2、3、4、5 和6表面積雪質量分別降低了36.8%、30.2%、28.6%、24.6%和16.4%；5.14°和10°導流槽防積雪結構分別使HST-3轉向架表面的積雪總質量降低了19.6%和28.3%。綜上所述，安裝10°導流槽防積雪結構可有效緩解列車轉向架區域的積雪情況。

圖14 槽型引流防積雪結構對列車轉向架表面積雪質量的影響Fig. 14 Influence of diversion-slot anti-snow structure on snow quality of train bogie surface area

4 結論

1) 槽型引流防積雪結構促使剪切層提前出現并具有更長的發展距離，減少了轉向架腔體內部低速空氣漩渦結構數量，高寒高速列車風雪流動控制結構可以改變車底剪切層空間分布特性。

2) 槽型引流防積雪結構明顯降低了列車底部壓力峰峰值，且導流角度越大，頭車鼻尖下方的壓力峰峰值越低，有效減小了排障器下方強壓力波動作用將道床頂面沉積雪粒卷入列車底部流場的速度。

3) 槽型引流防積雪結構主要降低了車底和路基之間的風雪流向運動速度，抑制了列車底部的風雪流垂向速度波動幅值，緩解了風雪流對轉向架結構的猛烈沖刷作用并減少了轉向架上方懸浮雪粒數量。

4) 槽型引流防積雪結構有效降低轉向架關鍵發熱部件周圍以及轉向架上方區域的雪粒濃度，進而有效削弱了高濃度雪粒在轉向架底面的撞擊黏附以及低濃度雪粒在轉向架頂面的下落沉積作用。

5) 相比于5.14°槽型引流結構，10°槽型引流結構的防積雪性能更優，可將3車編組高寒動車組轉向架積雪總質量降低28.3%，并分別使轉向架2、3、4、5 和6 表面積雪質量降低36.8%、30.2%、28.6%、24.6%和16.4%。

6) 本文研究工作主要基于3車編組高速列車模型開展，就轉向架區域空氣流動和雪粒積聚特性而言，短編列車與8 車編組或重聯16 車編組的長編高速列車存在一定差異。下一步將深入研究長編高速列車底部風雪運動時空演化規律，并針對槽型引流結構對長編高速列車轉向架區域防積雪適應性進行探討。