專利名稱：：列車風(fēng)作用下側(cè)向人員人體氣動(dòng)特性數(shù)值計(jì)算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于列車風(fēng)對(duì)站臺(tái)上及道旁人員空氣動(dòng)力作用的影響的評(píng)估技術(shù)，具體的涉及列車風(fēng)作用下人體氣動(dòng)特性及列車周圍三維流場(chǎng)數(shù)值模擬計(jì)算方法。
背景技術(shù)：
：列車是在地面上高速運(yùn)行的長(zhǎng)大物體，有其獨(dú)特的空氣動(dòng)力問題需要研究解決。由于空氣的粘性作用，列車在地面高速運(yùn)行時(shí)將帶動(dòng)列車周圍空氣隨之運(yùn)動(dòng)，形成一種特殊的非定常流動(dòng)，通常稱為列車風(fēng)。列車風(fēng)以空氣流動(dòng)和壓力變化的形式表現(xiàn)出列車對(duì)周圍環(huán)境及道旁人員安全的影響。列車風(fēng)的作用隨著離開列車側(cè)面距離的增加而減少，為保障站臺(tái)上旅客和路邊作業(yè)人員安全，必須保證人體與列車側(cè)壁之間有一定距離，這一距離即為人體安全退避距離。列車安全退避距離主要有兩方面研究?jī)?nèi)容，一是列車風(fēng)作用下人體受力情況及列車風(fēng)速度及壓力分布；二是制定判別人體安全性的標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)列車風(fēng)的研究各國(guó)采用的研究方法、研究手段不盡相同，大致可分為三種采用實(shí)車試驗(yàn)研究方法，測(cè)量全尺寸人體模型受到的氣動(dòng)力，同時(shí)測(cè)量軌側(cè)列車風(fēng)風(fēng)速和風(fēng)壓的分布規(guī)律；采用水洞等模擬試驗(yàn)方法，測(cè)量列車通過時(shí)軌側(cè)園柱體(模擬人體)的壓力分布；用勢(shì)流理論計(jì)算方法，求解列車周圍速度場(chǎng)和壓力場(chǎng)以及軌側(cè)圓柱體在列車通過時(shí)的壓力系數(shù)變化規(guī)律。日本在高速鐵路研究初期對(duì)列車風(fēng)進(jìn)行過一些理論計(jì)算和風(fēng)洞試驗(yàn)，但主要是依賴于實(shí)車試驗(yàn)的測(cè)量結(jié)果。他們采用人體模型和二維超聲風(fēng)速儀測(cè)試列車以170km/h速度通過時(shí)，人體模型的受力情況以及站臺(tái)上不同距離的列車風(fēng)風(fēng)速。同樣法國(guó)和前蘇聯(lián)也采用全尺寸人體模型，測(cè)量處于列車風(fēng)中的人體的受力情況。英國(guó)通過實(shí)車試驗(yàn)方法測(cè)量了高速列車通過時(shí)，線路側(cè)向不同距離列車風(fēng)風(fēng)速及風(fēng)向，還將殘疾人輪椅置于距站臺(tái)邊緣不同距離位置，觀測(cè)輪椅的受力及運(yùn)動(dòng)情況。德國(guó)除進(jìn)行實(shí)車試驗(yàn)外，還通過水槽模擬試驗(yàn)，當(dāng)拖動(dòng)列車模型運(yùn)動(dòng)時(shí)，測(cè)量列4車側(cè)向圓柱體(模擬人體)的受力情況，同時(shí)采用基于勢(shì)流理論的數(shù)值模擬計(jì)算方法，計(jì)算了列車側(cè)向圓柱體的氣動(dòng)力。我國(guó)高速鐵路雖起步較晚，但經(jīng)近十年的努力，在高速鐵路基礎(chǔ)研究方面取得了一系列成果。我國(guó)在"八五"期間就開展了列車安全退避距離的研究，以下簡(jiǎn)要介紹這方面的研究工作情況。一是實(shí)車試驗(yàn)。其采用全尺寸人體模型分別在鐵科院環(huán)行線(列車最高運(yùn)行速度180km/h，人體模型放置在線路旁)、廣深線(列車最高運(yùn)行速度170km/h，人體模型置于路堤及路塹上)及滬寧線(列車最高運(yùn)行速度160km/h，人體模型置于站臺(tái)上)測(cè)量人體在列車風(fēng)中受到的氣動(dòng)力，試驗(yàn)列車為DF11牽引的準(zhǔn)高速列車，并采用三維超聲風(fēng)速儀測(cè)量列車風(fēng)風(fēng)速。二是模擬試驗(yàn)。在北京大學(xué)力學(xué)系的拖槽中分別對(duì)流線型和傳統(tǒng)鈍型列車進(jìn)行列車?yán)@流特性模擬試驗(yàn)。三是數(shù)值計(jì)算。采用勢(shì)流理論(即將空氣作為無粘、無旋流體處理)計(jì)算了列車頭部列車風(fēng)速度及壓力分布，并采用集總參數(shù)法(將非定常、不均勻流場(chǎng)中圓柱體受力問題轉(zhuǎn)化成定常、均勻問題處理)計(jì)算了短圓柱體在列車風(fēng)中的受力情況。在上述研究工作基礎(chǔ)上，參考國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)采用類比法提出了我國(guó)人體允許承受的氣動(dòng)力值和風(fēng)速值(建議值)對(duì)站臺(tái)而言，人體允許承受的最大氣動(dòng)力值為100N;對(duì)線路作業(yè)而言，人體允許承受的最大氣動(dòng)力值為130N;站臺(tái)旅客和線路作業(yè)人員允許承受的列車風(fēng)風(fēng)速為14m/s。根據(jù)上述研究結(jié)果，"九五"期間制訂的"時(shí)速200公里新建鐵路線橋隧站設(shè)計(jì)暫行規(guī)定"中提出了200km新建線路有列車通過的站臺(tái)人體安全退避距離為距站臺(tái)邊緣2m，線路作業(yè)人員安全距離為距軌側(cè)3m。但是，人體在列車風(fēng)中受力計(jì)算是一個(gè)非常復(fù)雜的流場(chǎng)計(jì)算問題，其復(fù)雜性表現(xiàn)在以下幾方面1.列車與人體模型(包括站臺(tái)、地面)之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，不能采用傳統(tǒng)的數(shù)值風(fēng)洞方法進(jìn)行計(jì)算；2.列車風(fēng)作用于人體氣動(dòng)力問題是一個(gè)三維、非定常流場(chǎng)中復(fù)雜形狀物體受力問題；3.相對(duì)于列車來說人體尺度較小，給計(jì)算區(qū)域網(wǎng)格劃分帶來很大困難。受到上述因素的影響，德國(guó)、法國(guó)以及我國(guó)的研究工作者，在計(jì)算列車風(fēng)中人體受力情況時(shí)，作了很大簡(jiǎn)化不考慮列車與人體模型之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，以準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)過程代替瞬態(tài)過程，并且是以線化理論(面元法)求解流場(chǎng)，而對(duì)人體的模擬則是以規(guī)則的圓柱體或橢圓柱體來近似模擬。這些簡(jiǎn)化措施與真實(shí)情況相比有較大差距，因此，其計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果偏差較大。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了一種基于三維、描述列車及人體模型周圍空氣流動(dòng)的控制方程，用滑移網(wǎng)格(SlidingMesh)技術(shù)模擬列車計(jì)算模型與人體計(jì)算模型之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的列車風(fēng)作用下側(cè)向人員人體氣動(dòng)特性數(shù)值計(jì)算方法，其能夠盡可能真實(shí)模擬人體的外部形狀，計(jì)算所得的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比具有較好的一致性，并能夠依靠計(jì)算機(jī)來完成整個(gè)建模和計(jì)算過程。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下列車風(fēng)作用下側(cè)向人員人體氣動(dòng)特性數(shù)值計(jì)算方法，其特征在于所述計(jì)算方法包括于不同的計(jì)算工況下建立列車計(jì)算模型、人體計(jì)算模型和線路計(jì)算模型；對(duì)列車計(jì)算模型進(jìn)行計(jì)算區(qū)域、計(jì)算區(qū)域邊界和時(shí)間步長(zhǎng)確定；根據(jù)確定的列車計(jì)算模型和人體計(jì)算模型，依據(jù)動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)，以物面為三角形網(wǎng)格，空間用四面體網(wǎng)格建立確定計(jì)算模型空間體單元；依據(jù)連續(xù)性方程、動(dòng)量方程和湍流模型方程計(jì)算得到不同列車速度下，不同工況下人體模型的氣動(dòng)力數(shù)據(jù)和相應(yīng)列車風(fēng)速度。具體的講，所述列車計(jì)算模型的建立包括簡(jiǎn)化列車底部結(jié)構(gòu)，并縮短列車長(zhǎng)度，以裙板代替轉(zhuǎn)向架，省略列車的受電弓。一具體實(shí)施方式中，所述人體計(jì)算模型的建立包括人體計(jì)算模型取人體著冬裝時(shí)的尺寸，并設(shè)定人體模型高1.8m，著裝后肩寬0.56m，前后尺寸為0.36m。另一具體實(shí)施方式中，所述線路計(jì)算模型包括有站臺(tái)和無站臺(tái)兩種模型，其中無站臺(tái)時(shí)，人體模型置于地面；有站臺(tái)時(shí)，站臺(tái)邊緣距軌道中心線O.185m，站臺(tái)高度距軌面1.lm。再一具體實(shí)施方式中，所述列車計(jì)算模型的計(jì)算區(qū)域邊界的確定方法包括確定計(jì)算區(qū)域邊界應(yīng)為未受擾動(dòng)的流體邊界，計(jì)算區(qū)域邊界包括進(jìn)、出口截面上速度為零；列車表面為運(yùn)動(dòng)邊界條件，其速度為列車運(yùn)行速度。又一具體實(shí)施方式中，所述連續(xù)性方程、動(dòng)量方程和湍流模型方程包括連續(xù)性方程x方向動(dòng)量方程Y方向動(dòng)量方程Z方向動(dòng)量方程湍流動(dòng)能/t方程湍流動(dòng)能耗散率e方程，+Av(p^-，gm剩=-C2w)其中，^為速度矢量，"、v、w為各坐標(biāo)方向的速度分量，P為空氣密度，/V和《#分別為有效粘性系數(shù)和有效壓力，其值與湍流動(dòng)能A和湍流動(dòng)能耗散率^有關(guān)。所述依據(jù)連續(xù)性方程、動(dòng)量方程和湍流模型方程計(jì)算是指采用大型商用流場(chǎng)數(shù)值計(jì)算軟件FLUENT6.0模擬列車計(jì)算模型與人體計(jì)算模型之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)對(duì)模型空間體單元進(jìn)行計(jì)算。所述不同的計(jì)算工況是指有無站臺(tái)、不同列車運(yùn)行速度、不同人體計(jì)算模型的側(cè)向距離條件下的計(jì)算工況。本發(fā)明基于列車運(yùn)行過程中描述列車及人體模型周圍空氣流動(dòng)的控制方程包括連續(xù)性方程、動(dòng)量方程及湍流模型方程，通過建立列車計(jì)算模型、人體計(jì)算模型和線路計(jì)算模型，采用沿列車計(jì)算模型縱向網(wǎng)格剖面和人體計(jì)算模型網(wǎng)格剖面所得到的計(jì)算網(wǎng)格，進(jìn)行計(jì)算機(jī)計(jì)算，得到不同列車速度下，不同工況下人體模型的氣動(dòng)力數(shù)據(jù)和相應(yīng)列車風(fēng)速度。大型商用流場(chǎng)數(shù)值計(jì)算軟件FLUENT6.0采用目前應(yīng)用最廣泛又較成熟的有限體積法和非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格分別對(duì)方程和區(qū)域進(jìn)行離散，可模擬從不可壓縮到高度可壓縮范圍內(nèi)的復(fù)雜流動(dòng)。FLUENT采用了多種求解方法和多重網(wǎng)格加速收斂技術(shù)，因而能達(dá)到最佳的收斂速度和求解精度。靈活的非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格和基于解<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>3,算的自適應(yīng)網(wǎng)格技術(shù)及成熟的物理模型，使FLUENT在層流、湍流、漩渦流動(dòng)等多方面有廣泛應(yīng)用。另外，F(xiàn)LUENT軟件采用<:(++語言編寫，從而大大提高了對(duì)計(jì)算機(jī)內(nèi)存的利用率。本發(fā)明中，F(xiàn)LUENT6.0可以采用動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)，模擬列車計(jì)算模型與人體計(jì)算模型(包括站臺(tái)和地面)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明的有益效果在于，該列車風(fēng)作用下側(cè)向人員人體氣動(dòng)特性數(shù)值計(jì)算方法基于三維、描述列車及人體模型周圍空氣流動(dòng)的控制方程，用滑移網(wǎng)格(SlidingMesh)技術(shù)模擬列車計(jì)算模型與人體計(jì)算模型之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，其能夠盡可能真實(shí)模擬人體的外部形狀，計(jì)算所得的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比具有較好的一致性，并能夠依靠計(jì)算機(jī)來完成整個(gè)建模和計(jì)算過程，其計(jì)算結(jié)果精確，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏差較小，可用于各種列車風(fēng)作用下的側(cè)向人員人體氣動(dòng)特性數(shù)值的模擬計(jì)算。下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一歩的闡述。具體實(shí)施例方式該列車風(fēng)作用下側(cè)向人員人體氣動(dòng)特性數(shù)值計(jì)算方法系于不同的計(jì)算工況下建立列車計(jì)算模型、人體計(jì)算模型和線路計(jì)算模型；對(duì)列車計(jì)算模型進(jìn)行計(jì)算區(qū)域、計(jì)算區(qū)域邊界和時(shí)間步長(zhǎng)確定；根據(jù)確定的列車計(jì)算模型和人體計(jì)算模型，依據(jù)動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)，以物面為三角形網(wǎng)格，空間用四面體網(wǎng)格建立確定計(jì)算模型空間體單元；依據(jù)連續(xù)性方程、動(dòng)量方程和湍流模型方程計(jì)算得到不同列車速度下，不同工況下人體模型的氣動(dòng)力數(shù)據(jù)和相應(yīng)列車風(fēng)速度。其首先設(shè)定有、無站臺(tái)、不同列車運(yùn)行速度、不同側(cè)向距離的多種計(jì)算工況，然后建立列車計(jì)算模型、人體計(jì)算模型和列車的線路計(jì)算模型。由于實(shí)際列車的總長(zhǎng)度在100多米。相對(duì)實(shí)際列車而言，人體計(jì)算模型的尺寸非常小，列車計(jì)算模型很難完全模擬列車的真實(shí)情況，本發(fā)明抓住主要矛盾對(duì)列車某些結(jié)構(gòu)尤其是車體底部進(jìn)行簡(jiǎn)化，并縮短列車長(zhǎng)度。避免計(jì)算網(wǎng)格急劇增加的問題。具體簡(jiǎn)化措施為①去掉轉(zhuǎn)向架，以裙板代替；②省略受電弓；③列車計(jì)算模型長(zhǎng)度取23m。由于列車頭尾部引起的列車風(fēng)較大，而中間車通過時(shí)列車風(fēng)變化較為平緩，因此，將列車長(zhǎng)度縮短對(duì)本次計(jì)算而言是一種合理的簡(jiǎn)化措施。8人體計(jì)算模型的尺寸主要取人體著冬裝時(shí)的尺寸。人體計(jì)算模型高1.8m,著裝后肩寬0.56m，前后尺寸為0.36m。該實(shí)施例中針對(duì)有無站臺(tái)兩種情況進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算。無站臺(tái)時(shí)，人體計(jì)算模型置于地面；有站臺(tái)時(shí)，站臺(tái)邊緣距軌道中心線0.185m，站臺(tái)高度距軌面l.lm。對(duì)于列車計(jì)算模型，其計(jì)算區(qū)域邊界應(yīng)為未受擾動(dòng)的流體邊界，因此，在計(jì)算機(jī)硬件容許范圍內(nèi)應(yīng)盡可能使計(jì)算區(qū)域邊界遠(yuǎn)離列車模型。對(duì)計(jì)算區(qū)域邊界而言，由于未受流體擾動(dòng)，計(jì)算區(qū)域邊界包括進(jìn)、出口截面上速度為零；列車表面為運(yùn)動(dòng)邊界條件，其速度為列車運(yùn)行速度。本次計(jì)算時(shí)間步長(zhǎng)是按照列車每次移動(dòng)一定距離(0.5m)給出的，由于列車運(yùn)行速度不同，因此，不同速度工況所取的時(shí)間步長(zhǎng)不同。沿列車模型縱向網(wǎng)格剖面，可得到列車模型的計(jì)算網(wǎng)格，沿人體計(jì)算模型網(wǎng)格剖面可得到人體計(jì)算模型的計(jì)算網(wǎng)格，其中物面為三角形網(wǎng)格，空間采用四面體網(wǎng)格，無站臺(tái)計(jì)算模型空間體單元約160萬，有站臺(tái)計(jì)算模型空間體單元約220萬。該數(shù)值計(jì)算是在DELL工作站(共兩臺(tái))上進(jìn)行，其基本配置為CPU:Intel奔4，主頻2.0GHz，內(nèi)存2.5G(包括1.5G虛擬內(nèi)存)，硬盤160G。對(duì)于無站臺(tái)的模型(160萬網(wǎng)格)，一個(gè)狀態(tài)共計(jì)算約70個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)，每個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)計(jì)算所花時(shí)間約為100分鐘，因此每個(gè)工況計(jì)算時(shí)間為115小時(shí)。有站臺(tái)模型(220萬網(wǎng)格)，一個(gè)工況共計(jì)算約70個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)，每個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)計(jì)算所花時(shí)間約210分鐘，因此每個(gè)工況計(jì)算時(shí)間為245小時(shí)，采用美國(guó)FLUENT公司大型商用流場(chǎng)數(shù)值計(jì)算軟件FLUENT6.0進(jìn)行計(jì)算。列車運(yùn)行過程中，描述列車及人體模型周圍空氣流動(dòng)的控制方程包括連續(xù)性方程、動(dòng)量方程及湍流模型方程，湍流模型選取工程上應(yīng)用較廣的k-e雙方程模型?？刂品匠逃上铝蟹匠探M成，+rf'V/^=0連續(xù)性方程9,+浙(p^-~『油)=-|+AV(〃e#￡)X方向動(dòng)量方程,+^(/^v-/ie#gra,=-，+&v(//e#*)Y方向動(dòng)量方程^+^(/^-/ue#g7Ww)=-,+t//H//e#*)Z方向動(dòng)量方程竿+-Mgm汲)=G-湍流動(dòng)能*方程cr女，+力V(p^:-Mgra&)=-C2ps)湍流動(dòng)能耗散率s方程上述方程均忽略了空氣的質(zhì)量力。其中，^為速度矢量，"、v、w為各坐標(biāo)方向的速度分量，p為空氣密度，Af和^^分別為有效粘性系數(shù)和有效壓力，其值與湍流動(dòng)能*和湍流動(dòng)能耗散率s有關(guān)。上述方程組六個(gè)方程含有六個(gè)未知量"、v、w、P、；t和s，方程組封閉，可對(duì)它進(jìn)行數(shù)值求解。其中，數(shù)值計(jì)算所用坐標(biāo)如下X向與列車運(yùn)行方向相同；Y與列車運(yùn)行方向垂直，指向列車側(cè)壁；Z垂直于軌道平面向上。如表l、表2分別列出了有無站臺(tái)情況下本次數(shù)值計(jì)算結(jié)果。由于安全退避距離評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)只有力和風(fēng)速標(biāo)準(zhǔn)，因此，表中只列出了人體模型受到的三個(gè)氣動(dòng)力計(jì)算結(jié)果，另外表中列出的列車風(fēng)速度為列車通過時(shí)水平面上的最大值。10表1無站臺(tái)時(shí)人體模型氣動(dòng)力及列車風(fēng)速度計(jì)算結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>表2有站臺(tái)時(shí)人體模型氣動(dòng)力及列車風(fēng)速度計(jì)算結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>同時(shí)采用實(shí)際全尺寸人體模測(cè)量列車風(fēng)作用下位于測(cè)試點(diǎn)的人體模型承受的氣動(dòng)力，監(jiān)測(cè)列車風(fēng)中的點(diǎn)速度及壓力隨時(shí)間變化情況，并獲得人體模型主要部位在列車風(fēng)中受到的瞬態(tài)壓力沖擊。實(shí)際人體模型為1:1比例的人體模型，人體模型采用面迎氣流方式設(shè)置在列車側(cè)向位置。將實(shí)際人體模型固定于一測(cè)力天平上并處于懸空狀態(tài)；當(dāng)列車通過時(shí)，實(shí)際人體模型受到的氣動(dòng)載荷作用在測(cè)力天平上，得到實(shí)際人體模型在列車風(fēng)作用下的氣動(dòng)力；利用熱線風(fēng)速儀和動(dòng)態(tài)壓力傳感器測(cè)定列車風(fēng)中的點(diǎn)速度及壓力隨時(shí)間變化情況；在實(shí)際人體模型胸部和耳部安裝動(dòng)態(tài)壓力傳感器，測(cè)量實(shí)際人體模型主要部位在列車風(fēng)中受到的瞬態(tài)壓力沖擊。如表3為有站臺(tái)時(shí)取站臺(tái)上兩測(cè)試點(diǎn)A、B的實(shí)際人體模型氣動(dòng)力及列車風(fēng)速度測(cè)量結(jié)果。圖3站臺(tái)時(shí)實(shí)際人體模型氣動(dòng)力及列車風(fēng)速度測(cè)量結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>可見，數(shù)值結(jié)算結(jié)果與實(shí)際人體模型的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，對(duì)應(yīng)工況偏差較小，該方法可用于各種列車風(fēng)作用下的側(cè)向人員人體氣動(dòng)特性數(shù)值的模擬計(jì)算，并運(yùn)用于工作人員及旅客安全退避距離的合理性評(píng)估工作。由于本發(fā)明所采用的數(shù)值模擬計(jì)算不受環(huán)境因素的影響，因此，可采用數(shù)值計(jì)算的方法對(duì)各種線路情況、不同車型、不同列車運(yùn)行速度下列車風(fēng)對(duì)人體作用力進(jìn)行分析計(jì)算。并可將計(jì)算區(qū)域加長(zhǎng)，以模擬列車尾流。權(quán)利要求1.列車風(fēng)作用下側(cè)向人員人體氣動(dòng)特性數(shù)值計(jì)算方法，其特征在于所述計(jì)算方法包括于不同的計(jì)算工況下建立列車計(jì)算模型、人體計(jì)算模型和線路計(jì)算模型；對(duì)列車計(jì)算模型進(jìn)行計(jì)算區(qū)域、計(jì)算區(qū)域邊界和時(shí)間步長(zhǎng)確定；根據(jù)確定的列車計(jì)算模型和人體計(jì)算模型，依據(jù)動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)，以物面為三角形網(wǎng)格，空間用四面體網(wǎng)格建立確定計(jì)算模型空間體單元；依據(jù)連續(xù)性方程、動(dòng)量方程和湍流模型方程計(jì)算得到不同列車速度下，不同工況下人體模型的氣動(dòng)力數(shù)據(jù)和相應(yīng)列車風(fēng)速度。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的列車風(fēng)作用下側(cè)向人員人體氣動(dòng)特性數(shù)值計(jì)算方法，其特征在于所述列車計(jì)算模型的建立包括-簡(jiǎn)化列車底部結(jié)構(gòu)，并縮短列車長(zhǎng)度，以裙板代替轉(zhuǎn)向架，省略列車的受電弓。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的列車風(fēng)作用下側(cè)向人員人體氣動(dòng)特性數(shù)值計(jì)算方法，其特征在于所述人體計(jì)算模型的建立包括人體計(jì)算模型取人體著冬裝時(shí)的尺寸，并設(shè)定人體模型高1.8m，著裝后肩寬0.56m，前后尺寸為0.36m。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的列車風(fēng)作用下惻向人員人體氣動(dòng)特性數(shù)值計(jì)算方法，其特征在于所述線路計(jì)算模型包括有站臺(tái)和無站臺(tái)兩種模型，其中無站臺(tái)時(shí)，人體模型置于地面；有站臺(tái)時(shí)，站臺(tái)邊緣距軌道中心線0.185m，站臺(tái)高度距軌面1.lm。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的列車風(fēng)作用下側(cè)向人員人體氣動(dòng)特性數(shù)值計(jì)算方法，其特征在于所述列車計(jì)算模型的計(jì)算區(qū)域邊界的確定方法包括確定計(jì)算區(qū)域邊界應(yīng)為未受擾動(dòng)的流體邊界，計(jì)算區(qū)域邊界包括進(jìn)、出口截面上速度為零；列車表面為運(yùn)動(dòng)邊界條件，其速度為列車運(yùn)行速度。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的列車風(fēng)作用下側(cè)向人員人體氣動(dòng)特性數(shù)值計(jì)算方法，其特征在于所述連續(xù)性方程、動(dòng)量方程和湍流模型方程包括-連續(xù)性方程x方向動(dòng)量方程Y方向動(dòng)量方程Z方向動(dòng)量方程湍流動(dòng)能A方程湍流動(dòng)能耗散率其中，^為速度矢量，"、v、vv為各坐標(biāo)方向的速度分量，P為空氣密度，'和^分別為有效粘性系數(shù)和有效壓力，其值與湍流動(dòng)能^和湍流動(dòng)能耗散率e有關(guān)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的列車風(fēng)作用下側(cè)向人員人體氣動(dòng)特性數(shù)值計(jì)算方法，其特征在于所述依據(jù)連續(xù)性方程、動(dòng)量方程和湍流模型方程計(jì)算是指采用大型商用流場(chǎng)數(shù)值計(jì)算軟件FLUENT6.0模擬列車計(jì)算模型與人體計(jì)算模型之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)對(duì)模型空間體單元進(jìn)行計(jì)算。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的列車風(fēng)作用下側(cè)向人員人體氣動(dòng)特性數(shù)值計(jì)算方法，其特征在于所述不同的計(jì)算工況是指有無站臺(tái)、不同列車運(yùn)行速度、不同人體計(jì)算模型的側(cè)向距離條件下的計(jì)算工況。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>全文摘要列車風(fēng)作用下側(cè)向人員人體氣動(dòng)特性數(shù)值計(jì)算方法，包括于不同的計(jì)算工況下建立列車計(jì)算模型、人體計(jì)算模型和線路計(jì)算模型；對(duì)列車計(jì)算模型進(jìn)行計(jì)算區(qū)域、計(jì)算區(qū)域邊界和時(shí)間步長(zhǎng)確定；根據(jù)確定的列車計(jì)算模型和人體計(jì)算模型，依據(jù)動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)確定計(jì)算模型空間體單元；依據(jù)連續(xù)性方程、動(dòng)量方程和湍流模型方程計(jì)算得到不同列車速度下，不同工況下人體模型的氣動(dòng)力數(shù)據(jù)和相應(yīng)列車風(fēng)速度。本發(fā)明能夠盡可能真實(shí)模擬人體的外部形狀，計(jì)算所得的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比具有較好的一致性，并能夠依靠計(jì)算機(jī)來完成整個(gè)建模和計(jì)算過程，其計(jì)算結(jié)果精確，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較偏差較小，可用于各種列車風(fēng)作用下的側(cè)向人員人體氣動(dòng)特性的數(shù)值模擬計(jì)算。文檔編號(hào)G06F17/50GK101650757SQ20091016998公開日2010年2月17日申請(qǐng)日期2009年9月14日優(yōu)先權(quán)日2009年9月14日發(fā)明者劉堂紅,松姚,李燕飛,楊志剛,楊明智,梁習(xí)鋒,平許申請(qǐng)人:中南大學(xué)