高速飛行列車的案例
吉利要進(jìn)軍“高速飛行列車”，已和航天科工達(dá)成合作
圖丨高速飛行列車（來(lái)源：航天科工集團(tuán)）
當(dāng)然，“高速飛行列車”最高 4000 公里的時(shí)速也并非一蹴而就，需要按照三步走戰(zhàn)略逐步實(shí)現(xiàn)：
第一步通過(guò) 1000 公里/小時(shí)運(yùn)輸能力建設(shè)區(qū)域性城際飛行列車交通網(wǎng)；第二步通過(guò) 2000 公里/小時(shí)運(yùn)輸能力建設(shè)國(guó)家超級(jí)城市群飛行列車交通網(wǎng)；第三步通過(guò) 4000 公里/小時(shí)運(yùn)輸能力建設(shè)“一帶一路”飛行列車交通網(wǎng)。高速飛行列車不僅僅拉近城市之間的時(shí)空距離，同時(shí)不受天氣條件影響，不消耗化石能源，可與城市地鐵無(wú)縫接駁，很可能未來(lái)交通領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)和技術(shù)制高點(diǎn)，甚至改變?nèi)祟惖某鲂蟹绞健?圖丨高速飛行列車（來(lái)源：航天科工集團(tuán)）
當(dāng)前，世界上對(duì)外宣布開展大于 1000 公里/小時(shí)運(yùn)輸系統(tǒng)研究的公司主要有美國(guó)的 Hyperloop Transportation Technologies 公司、維珍集團(tuán)旗下的 Hyperloop One 公司以及中國(guó)航天科工集團(tuán)公司等。
而為了積累建造高速飛行列車的經(jīng)驗(yàn)，航天科工集團(tuán)還聯(lián)合了國(guó)內(nèi)外 20 多家科研機(jī)構(gòu)，成立了國(guó)內(nèi)首個(gè)國(guó)際性高速飛行列車產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，目前團(tuán)隊(duì)擁有相關(guān)領(lǐng)域的 200 多項(xiàng)專利。
圖丨高速飛行列車（來(lái)源：航天科工集團(tuán)）
至于此次吉利汽車和航天科工集團(tuán)達(dá)成合作之后能否真正地將高速飛行列車落地應(yīng)用，還有待于進(jìn)一步觀察，但有一點(diǎn)可以肯定的是，對(duì)于已經(jīng)宣布將在明年推出飛行汽車的吉利集團(tuán)來(lái)說(shuō)，若想成為更具影響力的汽車企業(yè)，那就必須要描繪出足夠具有想象力的未來(lái)圖景。
展開 "高速飛行列車"亮相珠海航展，時(shí)速最高4千公里
本屆航展，大波前沿科技亮相，其中中國(guó)航天科工集團(tuán)首次向世界展示了其打造的“下一代交通工具”——高速飛行列車仿真平臺(tái)。據(jù)介紹，高速飛行列車最高時(shí)速可達(dá)4000公里，未來(lái)將構(gòu)建起中國(guó)一小時(shí)交通網(wǎng)絡(luò)，推動(dòng)城市群快速崛起。
開幕式前夕，南都記者在珠海航展7號(hào)展館探營(yíng)時(shí)發(fā)現(xiàn)，中國(guó)航天科工集團(tuán)展示了1：1高速飛行列車仿真平臺(tái)、實(shí)體模型以及磁懸浮展示裝置，外形與高鐵相似，但在特制的“真空管道”內(nèi)運(yùn)行。巨型屏幕上還演示并模擬了高速飛行列車啟動(dòng)、加速、轉(zhuǎn)彎、減速和停止等狀態(tài)。
中國(guó)航天科工集團(tuán)工作人員介紹，高速飛行列車利用磁懸浮技術(shù)與地面脫離接觸消除摩擦阻力，利用近真空管道線路大幅減小空氣阻力，利用電磁推進(jìn)技術(shù)提供強(qiáng)大的加速能力和高速巡航能力，從而實(shí)現(xiàn)超音速的“近地飛行”。
據(jù)介紹，高速分型列車時(shí)速級(jí)別有1000公里、2000公里、4000公里，而目前民航客機(jī)飛行時(shí)速只有900公里/小時(shí)。以廣州到北京的地理距離2100余公里計(jì)算，如果未來(lái)時(shí)速達(dá)到4000公里，僅需大約30分鐘即可完成兩地“穿越”。
2017年8月，在武漢舉辦的第三屆中國(guó)（國(guó)際）商業(yè)航天高峰論壇上，中國(guó)航天科工集團(tuán)公司正式披露開展“高速飛行列車”的研究論證，研制新一代交通工具。時(shí)隔一年多后，相關(guān)仿真展示平臺(tái)、車頭等就在珠海航展正式亮相。
南都記者獲悉，高速飛行列車是航天科工2015年成立的“管道飛行器”雙創(chuàng)團(tuán)隊(duì)于2017年孵化出的項(xiàng)目，目前全球只有美國(guó)的HTT公司、Hyperloop One公司以及中國(guó)航天科工集團(tuán)公司對(duì)外宣布開展研究時(shí)速大于1000公里的運(yùn)輸系統(tǒng)，相比其他兩家公司，航天科工起步較晚，但由于有著航天技術(shù)的支撐，在高速真空磁懸浮列車研究方面，航天科工已經(jīng)具備較高的起點(diǎn)。
展開 吉利野心：進(jìn)行高速飛行列車、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)合作研發(fā)
共推高速飛行列車產(chǎn)業(yè)化
高速飛行列車是中國(guó)航天科工“五云一車”商業(yè)航天工程的重要組成部分，是航天領(lǐng)域與交通領(lǐng)域的融合創(chuàng)新項(xiàng)目。在本次珠海航展上，高速飛行列車仿真模型首次亮相。
高速飛行列車定位于下一代交通工具，具有更快速、更安全、更環(huán)保、更舒適以及更好的天氣適應(yīng)性等特征。
它利用磁懸浮技術(shù)與地面脫離接觸消除摩擦阻力，利用近真空管道線路大幅減小空氣阻力，并以強(qiáng)大的加速能力和高速巡航能力，實(shí)現(xiàn)超高速運(yùn)行。列車系統(tǒng)將為乘客提供安全舒適的乘坐空間，列車將實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸穩(wěn)定行駛和全程精準(zhǔn)加減速，運(yùn)行控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全線路安全可控。
航天科工將秉承“信息互通、資源共享、能力協(xié)同、開放合作、互利共贏”的發(fā)展理念，進(jìn)一步凝聚各方優(yōu)勢(shì)力量，充分利用航空航天領(lǐng)域高新技術(shù)，有效結(jié)合中國(guó)近年在軌道交通領(lǐng)域取得的發(fā)展成就，共同推進(jìn)高速飛行列車產(chǎn)業(yè)的開放合作、創(chuàng)新發(fā)展。
助推吉利向科技創(chuàng)新企業(yè)轉(zhuǎn)型
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是推動(dòng)中國(guó)制造轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵。深耕智能制造的吉利控股集團(tuán)，在汽車產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的工業(yè)化與信息化融合探索上已有一定積累，并初顯成效。
展開 我國(guó)研制速度最高達(dá)4000km/h的高速飛行列車，各位看官以為如何？
最高時(shí)速4000千米的列車
你想象過(guò)嗎？
高速飛行列車
近日開幕的第十二屆珠海航展上，中國(guó)航天科工集團(tuán)有限公司正在研發(fā)的高速飛行列車首次亮相。
現(xiàn)場(chǎng)展示模型通過(guò)多自由度平臺(tái)控制技術(shù)、視覺仿真技術(shù)和多媒體數(shù)字展示技術(shù)，對(duì)高速飛行列車啟動(dòng)、加速、轉(zhuǎn)彎、制動(dòng)等運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行模擬展示。
高速飛行列車定位于下一代交通工具，有更快速、更安全、更環(huán)保、更舒適以及更好的天氣適應(yīng)性等特征。其利用磁懸浮技術(shù)與地面脫離接觸消除摩擦阻力，利用近真空管道線路大幅減小空氣阻力，并以強(qiáng)大的加速能力和高速巡航能力，實(shí)現(xiàn)超高速運(yùn)行。列車系統(tǒng)將為乘客提供安全舒適的乘坐空間，列車將實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸穩(wěn)定行駛和全程精準(zhǔn)加減速，運(yùn)行控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全線路安全可控。
按最高速度，合肥到上海僅8分鐘!
航天科工人士表示，這是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，未來(lái)項(xiàng)目落地將按照最大運(yùn)行速度1000公里/小時(shí)、2000公里/小時(shí)、4000公里/小時(shí)三步走逐步實(shí)現(xiàn)。
這樣的速度意味著，相比高鐵，高速飛行列車運(yùn)行速度提升了10倍。相比民航客機(jī)，速度提升5倍。以合肥到上海的地理距離480公里計(jì)算，高速飛行列車建成后，若時(shí)速4000公里，則僅需大約8分鐘即可完成兩地“穿越”，合肥到北京1000公里的路程只需耗時(shí)15分鐘。屆時(shí)，京滬通勤時(shí)間縮短至1小時(shí)以內(nèi)，可以形成北京、上海、武漢、成都以及廣州一小時(shí)經(jīng)濟(jì)圈。
安全性
對(duì)于外界關(guān)于其安全性擔(dān)憂，航天科工人士說(shuō)：“安全性是要設(shè)計(jì)出來(lái)的，安全這部分問(wèn)題不大，磁體這部分性能足夠保障安全。只要距離夠長(zhǎng)，有充分的加速時(shí)間，公眾所擔(dān)心的加速度過(guò)快、剎車很急等問(wèn)題不會(huì)存在。”
如此之快的速度，人體能否承受得了？
展開 
中國(guó)瘋了，要建飛鐵！比飛機(jī)快3倍，4000km/h，北京到深圳只要半小時(shí)！
8月30日，中國(guó)航天科工集團(tuán)公司副總經(jīng)理劉石泉透露，中航科工已經(jīng)開展了“高速飛行列車”（簡(jiǎn)稱飛鐵）的研究論證。
高速飛行列車效果圖
最高時(shí)速4000公里！這是什么概念？
與傳統(tǒng)高鐵相比，高速飛行列車運(yùn)行速度提升了10倍。
與現(xiàn)有民航客機(jī)相比，速度提升了5倍！最大速度可達(dá)到4000公里/小時(shí)。
北京到深圳的直線距離約1800公里。也就是說(shuō)，未來(lái)的“高速飛行列車”可能半小時(shí)就能從深圳出發(fā)到達(dá)北京了。
現(xiàn)在的高鐵和民航客機(jī)，均被它“秒殺”。
這一技術(shù)一旦實(shí)現(xiàn)，將徹底顛覆現(xiàn)有的交通方式。
難怪有網(wǎng)友感嘆：這哪里是高鐵，這明明是傳送門啊！
中國(guó)的“高速飛行列車”是全世界第一個(gè)超音速地面運(yùn)輸系統(tǒng)的構(gòu)想。
時(shí)速4000公里，究竟是如何做到的？
飛鐵是利用低真空環(huán)境和超聲速外形減小空氣阻力，通過(guò)磁懸浮減小摩擦阻力，實(shí)現(xiàn)超聲速運(yùn)行的運(yùn)輸系統(tǒng)。
也就是說(shuō)利用超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)和真空管道，致力于實(shí)現(xiàn)超音速的“近地飛行”。
目前，全球高鐵最高時(shí)速為中國(guó)，中國(guó)“復(fù)興號(hào)”剛將時(shí)速提到350公里，法國(guó)、日本高鐵時(shí)速為320公里，民航飛機(jī)的時(shí)速一般為900公里。
“飛車”安全性如何？人體能否承受？
對(duì)于大家普遍關(guān)心的安全問(wèn)題，航天科工集團(tuán)三院高速飛行列車項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人毛凱強(qiáng)調(diào)，安全是首要考慮的問(wèn)題。
“系統(tǒng)的安全取決于各分系統(tǒng)安全性的迭代，是我們?cè)O(shè)計(jì)和驗(yàn)證最關(guān)心的問(wèn)題。”毛凱說(shuō)，目前這是個(gè)新領(lǐng)域，沒(méi)有現(xiàn)成的安全標(biāo)準(zhǔn)體系，會(huì)參照某些現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)，再結(jié)合實(shí)際情況制定一些新標(biāo)準(zhǔn)。
如此之快的速度，人體能否承受得了？
展開 法國(guó)設(shè)計(jì)飛行列車！將火車+飛機(jī)合二為一！
是馬斯克的膠囊高鐵
還是立體快巴
法國(guó)一家科技公司Akka公布了飛機(jī)的全新設(shè)計(jì)理念
將火車和飛機(jī)融合在一起
它就是——
Link&Fly
既可在空中飛行，又能在鐵路上行駛
這意味著，未來(lái)我們不但能在火車站登機(jī)
還能一路直接到達(dá)目的地
這才是真的打飛的啊
這款飛行列車具有模塊化吊艙和可分離式機(jī)翼
其機(jī)艙長(zhǎng)33.8米，高8.2米，翼展48.8米
與普通飛機(jī)不同
引擎位于機(jī)翼上方
最大飛行高度達(dá)12131米
巡航速度0.78馬赫
工作模式：機(jī)艙可搭載乘客或貨物
通過(guò)鐵路在機(jī)場(chǎng)與火車站之間行駛
被推上停機(jī)坪后又可以借助自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)技術(shù)
平滑地與機(jī)翼組裝在一起
然后完成飛行
在貨運(yùn)模式下，它甚至可以無(wú)人運(yùn)行
機(jī)艙可乘坐大約160人
座椅也可以拆卸
看看內(nèi)部結(jié)構(gòu)
極大方便了需換乘火車和飛機(jī)的乘客
由于是模塊化的設(shè)計(jì)
不同機(jī)身可以共用一個(gè)主機(jī)
只需機(jī)場(chǎng)調(diào)度即可
組裝和拆卸都可自動(dòng)完成
展開 時(shí)速4000公里，這的確不是科幻，這是科盲
高速飛行列車的安全的確非常重要，出了事就是一枚巨型洲際導(dǎo)彈。
利用低真空環(huán)境和超聲速外形減小空氣阻力，通過(guò)磁懸浮減小摩擦阻力，這也是為何稱為飛行列車的原因，因?yàn)榇艖腋】梢宰?em>列車離地飛行。驟停真的是一個(gè)難以想象的可怕問(wèn)題，它的速度可是超過(guò)了4倍子彈，地球上有什么物理能擋得住這一擊。另外，真空中車體不允許發(fā)生一丁點(diǎn)破損，人體無(wú)法承受體內(nèi)外巨大的壓力差。人類歷盡千難萬(wàn)苦，攻破了超音速飛行難題，但是“音障”后面又遇到意想不到的“熱障”難題。而飛行列車還有更多值得擔(dān)憂的技術(shù)問(wèn)題，無(wú)論是電磁驅(qū)動(dòng)還是巨型場(chǎng)所的封閉真空，若想商業(yè)應(yīng)用還有很長(zhǎng)的路要走。如果科學(xué)界把它當(dāng)作一個(gè)技術(shù)高標(biāo)，每個(gè)人都必須尊重這種豪情，但如果只是為了科研話題搬出“一帶一路”來(lái)進(jìn)行忽悠的話，那還是先讓憂郁的350碼的高鐵提升到400碼，這個(gè)比較實(shí)在。
再說(shuō)了，速度那么快干嘛，花這么多錢，屁股還沒(méi)坐熱就要下車，太不劃算了。
展開 我國(guó)超高速風(fēng)洞預(yù)計(jì)2022年建成，天地往返飛行器高超音速飛行器曝光
8月22日消息，我國(guó)JF-22超高速風(fēng)洞此前已進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)安裝階段，并已通過(guò)專家組中期檢查。在央視報(bào)道中，出現(xiàn)了疑似中國(guó)新型天地往返飛行器和高超音速飛行器的影子。
風(fēng)洞被譽(yù)為是飛行器的搖籃。在位于北京懷柔科學(xué)城，一支幾代人傳承的科研團(tuán)隊(duì)打造出了最新一代JF-22超高速風(fēng)洞將于明年建成。
飛行器在天上飛，空氣不動(dòng)，但是我們?cè)诘孛嫔系臅r(shí)候，沒(méi)有辦法讓飛行器去飛，需要做一個(gè)飛行器的模型固定在這，在風(fēng)洞產(chǎn)生高速的氣流吹這個(gè)模型，模擬它在天上飛的過(guò)程，這個(gè)就是風(fēng)洞。
爆轟驅(qū)動(dòng)超高速高焓激波風(fēng)洞簡(jiǎn)稱為JF22超高速風(fēng)洞于2018年3月正式啟動(dòng)，現(xiàn)在已進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)安裝階段，完成真空艙、試驗(yàn)艙和噴管的安裝，并通過(guò)專家組中期檢查，將于2022年建成。
▲JF22超高速風(fēng)洞儀器安裝現(xiàn)場(chǎng)
就是這樣一個(gè)項(xiàng)目，經(jīng)歷數(shù)代研發(fā)者的不懈努力，在錢學(xué)森、郭永懷部署的戰(zhàn)略方向上一路攻關(guān)，從高溫材料、到異型構(gòu)造、再到傳感器設(shè)計(jì)，科研團(tuán)隊(duì)在無(wú)人區(qū)反復(fù)探索，終于實(shí)現(xiàn)了從理論創(chuàng)新到技術(shù)創(chuàng)新的跨越。
直到2012年，總長(zhǎng)265米、試驗(yàn)段直徑達(dá)3.5米的JF-12復(fù)現(xiàn)風(fēng)洞研制成功，可復(fù)現(xiàn)5到9倍聲速的飛行條件，實(shí)驗(yàn)時(shí)間超過(guò)100毫秒，比其它同類型的激波風(fēng)洞提高1個(gè)量級(jí)，成為國(guó)際最大、整體性能最先進(jìn)的激波風(fēng)洞，為我國(guó)航空航天重大任務(wù)研制提供了關(guān)鍵支撐。
作為研制新一代飛行器的搖籃，JF-22超高速風(fēng)洞可以復(fù)現(xiàn)相當(dāng)于約30倍聲速的飛行條件。JF-22最核心的技術(shù)就是通過(guò)正向爆轟驅(qū)動(dòng)器為基本功能，提供平穩(wěn)的驅(qū)動(dòng)氣流，風(fēng)洞的試驗(yàn)?zāi)芰σ菾F-12驅(qū)動(dòng)能力提高10倍。
展開 龐巴迪使用modeFrontier優(yōu)化高速列車
這些都是龐巴迪選擇modeFRONTIER軟件的部分原因，該軟件作為一個(gè)多目標(biāo)多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計(jì)平臺(tái)，被應(yīng)用于屢獲殊榮的ZEFIRO 380列車的設(shè)計(jì)。
“通過(guò)多目標(biāo)優(yōu)化方法在龐巴迪高速列車中的應(yīng)用，得到了一個(gè)極具競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品，由于需要的標(biāo)準(zhǔn)牽引功率降低，即保證了能源效率的提高，又降低了成本。”
亞力山大?奧雷蘭諾，龐巴迪公司的空氣動(dòng)力學(xué)首席專家，該公司是航空和鐵路運(yùn)輸領(lǐng)域的世界領(lǐng)先者。
優(yōu)化的目標(biāo)是得到一個(gè)Pareto優(yōu)化設(shè)計(jì)，或者叫均衡設(shè)計(jì)，同時(shí)具有較低的風(fēng)阻和較高的側(cè)風(fēng)穩(wěn)定性。為了得到這樣的設(shè)計(jì)，使用了modefrontier軟件，不僅可以集成龐巴迪所使用的各種CAE工具，還用來(lái)驅(qū)動(dòng)幾何變形和仿真過(guò)程，并為，并為結(jié)果的解釋提供必要的圖形工具。modeFrontier，由ESTECO公司開發(fā)，綜合了三維建模以及對(duì)于風(fēng)阻和側(cè)風(fēng)穩(wěn)定性的仿真，使用遺傳算法來(lái)最終得到Pareto優(yōu)化解。龐巴迪公司的專家們考慮了建模階段多達(dá)六十種不同的設(shè)計(jì)參數(shù)，包括列車的外殼、駕駛室、碰撞結(jié)構(gòu)以及人體工程學(xué)約束。公司最終得以降低空氣阻力20%，減少約10%的能源消耗。通過(guò)使用modeFRONTIER，龐巴迪工程師可以從一系列設(shè)計(jì)中進(jìn)行選擇，以適應(yīng)特定的造型喜好，同時(shí)又能保證能源消耗的優(yōu)化且最大化穩(wěn)定性和安全性的準(zhǔn)則。
展開 HyperWorks加速高速軌道列車的設(shè)計(jì)和分析
而在2001年以后，情況有了迅速的變化，中國(guó)政府開始實(shí)施鐵路運(yùn)輸?shù)淖兏铮?且提出了大量高速列車的需求。高速列車的設(shè)計(jì)需要對(duì)CAE分析技術(shù)的深化應(yīng)用。重組后的長(zhǎng)春軌道客車有限公司擴(kuò)大了CAE工程師的隊(duì)伍，并且開始采用了HyperWorks 作為其CAE平臺(tái)，這一變化帶來(lái)了立竿見影的影響——工作效率得到了極大的提高。
“卓越的前處理技術(shù)是我們的首要目標(biāo)，所以HyperMesh是我們采用HyperWorks的主要原因。”長(zhǎng)春軌道客車有限公司的首席信息官閆雪東博士說(shuō)道，“我們發(fā)現(xiàn)HyperMesh具有出色的功能。”
如果單獨(dú)使用ANSYS，一個(gè)CAE工程師需要花費(fèi)2個(gè)月的時(shí)間才能完成一個(gè)客車 模型的分析，而其中僅在建模上就需要花6個(gè)星期時(shí)間。而采用了HyperMesh之后，工程師可以在3個(gè)星期之內(nèi)建立一輛整車的模型，并在4個(gè)星期內(nèi)完成包括分析在內(nèi)的所有設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。但是更短的設(shè)計(jì)周期僅僅是閆博士喜歡HyperMesh的原因之一。
“HyperMesh不僅使我們能夠更快地建立模型，在我所用過(guò)或所見過(guò)的所有CAE軟件中，HyperMesh所提供的模型質(zhì)量是最好的。”
展開 自主仿真|基于PERA SIM Fluid的高速列車氣動(dòng)阻力分析
摘要：本文以高速列車車頭和單組車身模型為研究對(duì)象，使用安世亞太自主研發(fā)的通用流體仿真軟件PERA SIM Fluid進(jìn)行建模和仿真，研究其明線運(yùn)行時(shí)的氣動(dòng)特性，并與成熟商用CFD軟件對(duì)比，驗(yàn)證了PERA SIM Fluid的高精度和可靠性。
關(guān)鍵詞：高速列車；氣動(dòng)特性；PERA SIM Fluid
0 引 言
列車氣動(dòng)阻力與列車速度二次方成正比，隨著列車運(yùn)行速度的提高，氣動(dòng)阻力在總阻力中的占比增加，當(dāng)列車時(shí)速超過(guò)250公里時(shí)，氣動(dòng)阻力占總阻力的75%~80%，同時(shí)氣動(dòng)阻力特性關(guān)系到列車節(jié)能環(huán)保能力，還是選擇合理配置牽引動(dòng)力裝置的基本參數(shù)之一。
氣動(dòng)阻力由壓差阻力和摩擦阻力組成，摩擦阻力是指列車運(yùn)行時(shí)黏性切應(yīng)力沿列車運(yùn)動(dòng)反方向形成的合力；壓差阻力是指列車表面壓力沿列車運(yùn)行反方向形成的合力。
列車相關(guān)阻力的計(jì)算，一直以來(lái)人們都沿用“戴維斯公式”：
式中：R為總阻力；V為相對(duì)靜止空氣的速度；A為滾動(dòng)機(jī)械阻力；B1為其他機(jī)械阻力；B2為空氣動(dòng)量阻力；最后一項(xiàng)為列車所受外部氣動(dòng)阻力，系數(shù)C的計(jì)算公式為：
式中：ρ為空氣密度；S為列車迎風(fēng)面積；Cd為阻力系數(shù)。
通過(guò)數(shù)值模擬方法可以計(jì)算出列車所受的空氣阻力Fd，基于上述參數(shù)可得阻力系數(shù)的計(jì)算公式：
本文采用安世亞太自主研發(fā)的通用流體仿真軟件PERA SIM Fluid對(duì)列車單組車廂的氣動(dòng)性能進(jìn)行了仿真分析。
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展開 
高速列車-橋梁-軌道聯(lián)合仿真難點(diǎn)分析講解（含23講詳細(xì)視頻教程）
由于高速列車是由輪軌系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的，因此，高速列車與軌道之間的耦合作用主要體現(xiàn)在輪軌系統(tǒng)的相互作用方面。
在實(shí)際情況下，輪軌之間的耦合作用非常復(fù)雜。例如，由于軌道不平順、軌距變化、橋梁振動(dòng)等因素，高速列車在通過(guò)不同線路時(shí)的橫向、垂向振動(dòng)非常復(fù)雜。因此，研究高速列車輪軌耦合作用的數(shù)學(xué)模型和仿真方法具有重要意義。
在上述情況下，需要建立高速鐵路橋梁軌道耦合分析模型。該模型應(yīng)能夠準(zhǔn)確模擬橋梁與軌道之間的相互作用，并且能夠模擬車輛-軌道-橋梁之間的相互作用。為了有效地模擬車輛和軌道之間的相互作用，需要考慮不同線路條件下的線路特征參數(shù)和車輛運(yùn)行特征參數(shù)。
列車模型的簡(jiǎn)化和精度控制
目前，列車仿真的主要難點(diǎn)是如何在仿真過(guò)程中實(shí)現(xiàn)對(duì)列車模型的簡(jiǎn)化和精度控制。在現(xiàn)實(shí)的高速鐵路橋梁軌道聯(lián)合仿真中，由于高速列車運(yùn)行速度較快，如果采用傳統(tǒng)的線性車輛模型進(jìn)行計(jì)算，其結(jié)果將很難滿足工程應(yīng)用的要求。因此，對(duì)車輛模型進(jìn)行簡(jiǎn)化和精度控制是一種有效的解決方法。
在具體的應(yīng)用中，可以采用多剛體車輛模型進(jìn)行簡(jiǎn)化。如果采用傳統(tǒng)的線性車輛模型進(jìn)行計(jì)算，其結(jié)果可能與實(shí)際情況存在較大偏差。因此，在進(jìn)行高速鐵路橋梁軌道聯(lián)合仿真時(shí)，可以將車-橋-軌-車作為一個(gè)整體系統(tǒng)來(lái)考慮。這種方法不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛模型的簡(jiǎn)化和精度控制，而且還可以在仿真過(guò)程中實(shí)現(xiàn)對(duì)列車模型的精確計(jì)算。
車輛-軌道耦合系統(tǒng)建模方法
車輛-軌道耦合系統(tǒng)的建模方法可分為兩種：一種是以 Simulink為代表的面向?qū)ο蠼７椒ǎ硪环N是以有限元為代表的基于實(shí)體單元的建模方法。
面向?qū)ο蠼７椒蓪④囕v視為一個(gè)整體，考慮車輪、軸、車鉤、彈簧等各部件的性能，利用模型自身的屬性來(lái)描述部件間的關(guān)系。這種建模方法具有結(jié)構(gòu)清晰、計(jì)算效率高等特點(diǎn)，但對(duì)模型中各部分之間的關(guān)系描述較為抽象，模型規(guī)模較大，計(jì)算時(shí)需要耗費(fèi)大量時(shí)間。
展開 為超高速列車設(shè)計(jì)車廂
交通是城市的命脈，為了縮短時(shí)空距離，各國(guó)都在努力著，阿聯(lián)酋迪拜就打算推出時(shí)速高達(dá)1080km/h的超高速管道列車。近日，寶馬Designworks與維珍集團(tuán)旗下的Virgin Hyperloop One公司和迪拜道路運(yùn)輸管理局合作開發(fā)了超高速管道列車的原型車廂。
超高速管道列車的運(yùn)行原理并不復(fù)雜，憑借封閉型的管道與磁浮動(dòng)力，將車廂運(yùn)行的阻力大幅減少到趨近為零的程度，也將有效避免天氣等額外因素的影響，理想時(shí)速將高達(dá)1080km/h，也就是說(shuō)未來(lái)從迪拜搭到阿聯(lián)酋首都阿布扎比僅需12分鐘的車程（當(dāng)前需要90分鐘）。
不過(guò)由于超高速運(yùn)輸?shù)奶匦裕丝驮谲嚺搩?nèi)須保持坐姿以確保安全，且車廂也沒(méi)有規(guī)劃車窗等配備，但是對(duì)于乘客來(lái)說(shuō)，不論是多短暫的旅途，適當(dāng)?shù)氖孢m配備都是不可獲缺的。于是Vigin Hyperloop One公司就邀請(qǐng)寶馬Designworks操刀規(guī)劃，打造既有科幻成分，又不失豪華舒適氛圍的車廂空間。
按照寶馬的設(shè)想，他們將加大各個(gè)座位之間的距離，以減少密閉的感受。且座椅一律采用真皮材質(zhì)，并配有加熱/通風(fēng)、坐姿調(diào)節(jié)等功能。旁邊還配備了大面積的觸摸屏，提供多樣的互動(dòng)娛樂(lè)或辦公條件。整體乘客艙的設(shè)計(jì)風(fēng)格借鑒了傳統(tǒng)阿拉伯圖案的靈感，并將其與未來(lái)風(fēng)格融合在一起。
轉(zhuǎn)自寶馬客
展開 Fluent 合成風(fēng)法高速列車橫風(fēng)靜態(tài)氣動(dòng)特性仿真（一）
本案例利用Fluent 合成風(fēng)法對(duì)高速列車橫風(fēng)影響下的靜態(tài)氣動(dòng)特性展開仿真，主要是對(duì)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(xù)的橫風(fēng)計(jì)算提供參考。對(duì)橫風(fēng)32m/s（風(fēng)向角90°）、行駛速度為300km/s的復(fù)興號(hào)展開仿真，該案例所用模型為假設(shè)模型，僅作計(jì)算設(shè)置參考。通過(guò)此案例后續(xù)可以對(duì)不同橫風(fēng)角度、不同模型、不同行駛速度等工況展開類似仿真計(jì)算。
1 合成風(fēng)法說(shuō)明
當(dāng)給定邊界條件時(shí)，對(duì)于側(cè)風(fēng)的設(shè)置如下：假設(shè)動(dòng)車組列車的行駛速度為v，列車運(yùn)行方向?yàn)橄蜃筮\(yùn)行，此時(shí)風(fēng)作用于列車的空氣流動(dòng)的速度為?v。給定一個(gè)確定的側(cè)風(fēng)速度w，側(cè)風(fēng)向下作用，風(fēng)向角度為a。由于作用于列車運(yùn)行方向反向的空氣流動(dòng)速度與作用在列車側(cè)壁上的側(cè)風(fēng)速度共同作用，產(chǎn)成了合速度u。在計(jì)算過(guò)程中，設(shè)置合速度u為入口邊界速度矢量。
2 workbench 設(shè)置
本案例計(jì)算模型簡(jiǎn)單，且為瞬態(tài)計(jì)算，僅需選擇Fluent（帶網(wǎng)格劃分模塊即可），相關(guān)的workbench設(shè)置如下圖：
3 SCDM 設(shè)置
3.1 導(dǎo)入幾何
本案例對(duì)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(fā)現(xiàn)，主要區(qū)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(shè)置
采用了Fluent meshing進(jìn)行前處理，采用多面體的方法對(duì)體網(wǎng)格進(jìn)行劃分。具體的劃分結(jié)果如下圖所示：
5 FLUENT 設(shè)置
5.1 General設(shè)置與網(wǎng)格導(dǎo)入
由于本文只探討穩(wěn)態(tài)計(jì)算結(jié)果，此處的設(shè)置比較簡(jiǎn)單。
5.2 邊界條件設(shè)置
地面設(shè)置為free-slip，幾何圖中未標(biāo)注的其他邊界為對(duì)稱面。
展開 AcuSolve在日本高速列車安全性和舒適性仿真方面的應(yīng)用
AcuSolve在日本高速列車安全性和舒適性仿真方面的應(yīng)用
客戶簡(jiǎn)介
日本車輛制造株式會(huì)社（Nippon Sharyo），位于日本名古屋，從19世紀(jì)末開始制造列車。現(xiàn)今它仍是日本產(chǎn)量最高的鐵路列車制造商之一，擁有1100名員工，制造各種類型的列車，如特快列車、通勤列車，地鐵及輕軌等。自從1964年第一輛時(shí)速200km/h高速列車起，日本車輛制造株式會(huì)社制造了超過(guò)3200個(gè)車廂。最新的子彈頭列車時(shí)速可達(dá)300km/h。
挑戰(zhàn)
通常如果一輛列車通過(guò)空曠無(wú)障礙區(qū)域，列車的空氣動(dòng)力載荷相對(duì)不是很復(fù)雜。然而列車在行駛過(guò)程中通常需要穿過(guò)隧道，同時(shí)也會(huì)在空曠地域或隧道內(nèi)與其它列車交匯，這些情況下空氣動(dòng)力載荷就比較復(fù)雜。當(dāng)列車穿過(guò)隧道，列車頭部的壓力波會(huì)引起很大的噪聲和振動(dòng)，因此設(shè)計(jì)者需要設(shè)計(jì)良好的列車頭部外形，盡可能減小進(jìn)出隧道壓力波動(dòng)的大小。
當(dāng)兩輛列車在隧道內(nèi)會(huì)車時(shí)，問(wèn)題更為復(fù)雜。每列車都將形成強(qiáng)烈的沖擊波，這些波的碰撞和相互作用可對(duì)列車產(chǎn)生巨大的作用力。例如，列車對(duì)另外一輛列車產(chǎn)生巨大的推力，當(dāng)壓力平衡后，列車又被拉回，如果在設(shè)計(jì)過(guò)程中這樣的作用力考慮得不是很周全，則列車實(shí)際中可能會(huì)有傾覆出軌的危險(xiǎn)。即使較理想的情況下，該效應(yīng)也會(huì)對(duì)乘客的舒適性有巨大影響。
另外當(dāng)盡可能最大化乘客的舒適性和安全性后，以及其它一些方面也需要考慮。如列車明線運(yùn)行時(shí)的動(dòng)態(tài)載荷、高速行駛的側(cè)風(fēng)作用、列車門的噪聲影響以及客艙內(nèi)的通風(fēng)換熱等。
解決方案
制造樣機(jī)是十分昂貴的，因此Nippon Sharyo采用Altair CFD軟件AcuSolve進(jìn)行復(fù)雜的空氣動(dòng)力學(xué)仿真：
- 安全性：預(yù)測(cè)側(cè)風(fēng)運(yùn)行載荷，無(wú)風(fēng)運(yùn)行載荷以及會(huì)車載荷。
- 舒適性：除了進(jìn)隧道噪聲，還進(jìn)了HVAC（暖通空調(diào)）仿真，考察乘客熱舒適性。
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