本案例利用Fluent 合成風法對高速列車橫風影響下的靜態氣動特性展開仿真，主要是對比了幾種不同邊界條件的影響，確定更為合理的邊界條件，為后續的橫風計算提供參考。對橫風32m/s（風向角90°）、行駛速度為300km/s的復興號展開仿真，該案例所用模型為假設模型，僅作計算設置參考。通過此案例后續可以對不同橫風角度、不同模型、不同行駛速度等工況展開類似仿真計算。

1 合成風法說明

當給定邊界條件時，對于側風的設置如下：假設動車組列車的行駛速度為v，列車運行方向為向左運行，此時風作用于列車的空氣流動的速度為?v。給定一個確定的側風速度w，側風向下作用，風向角度為a。由于作用于列車運行方向反向的空氣流動速度與作用在列車側壁上的側風速度共同作用，產成了合速度u。在計算過程中，設置合速度u為入口邊界速度矢量。

2 workbench 設置

本案例計算模型簡單，且為瞬態計算，僅需選擇Fluent（帶網格劃分模塊即可），相關的workbench設置如下圖：

3 SCDM 設置

3.1 導入幾何

本案例對比了常見的兩種建模方式，與三種不同的邊界。

建模方式一

 

 建模方式二

可以發現，主要區別在于列車的角度，建模方式一列車平行于x軸。建模方式二列車與x軸有夾角。

4 Fluent meshing 設置

采用了Fluent meshing進行前處理，采用多面體的方法對體網格進行劃分。具體的劃分結果如下圖所示：

 

5 FLUENT 設置

5.1 General設置與網格導入

由于本文只探討穩態計算結果，此處的設置比較簡單。

5.2 邊界條件設置

地面設置為free-slip，幾何圖中未標注的其他邊界為對稱面。

本文主要探討速度入口的區別對結果的影響，因相關文獻對于該建模方式一仿真邊界條件的描述十分模糊，此處針對該建模方式展開了兩種不同的速度輸入方法。

1）速度入口一為列車行駛速度、速度入口二為橫風速度。具體設置如下：

2）速度入口一和速度入口二皆采用速度矢量分解。具體設置如下：

3）建模方式二采用的速度入口邊界條件如下

5.3 初始化設置

三種方式的初始化方式一致，相關初始化設置如下圖。

5.4 計算設置

此處進行的計算設置如下：

6 后處理結果

6.1 后處理云圖結果

此處對三種計算結果進行了對比，第二種和第三種計算結果基本一致，第一種結果相差太大，因此不再闡述。由第二種和第三種的結果可知頭車最大正壓區出現在頭車的車鼻偏向了迎風側的方向。這主要是因為在側風的作用下，來自列車運行方向的氣流對列車的影響較弱，列車表面氣流的主要來源從無風時的列車前方空氣流動變成側風導致的空氣流動。

第二種計算結果：

第三種計算結果：