列车空气阻力

  • 日期:2007-2-5  来源:中华铁道网

列车空气阻力 (train aerodynamics drag)列车运行时与空气相互作用,有空气作用在车体表面,阻碍列车运行的作用力。

列车运行中所受到的阻碍列车运行的作用力称为列车阻力。列车阻力分为基本阻力和附加阻力两部分,附加阻力包括坡道、弯道、隧道和起动阻力等,基本阻力又分为机械阻力和空气阻力。通常用如下的经验公式表示。

R=A+Bυ+Cυ2

式中,R为列车基本阻力(N);υ为列车运行速度(km/h);A,B,C为试验系数;A+Bυ为列车机械阻力;Cυ2为列车空气阻力。

由公式可知,列车机械阻力与列车运行速度成正比,而列车空气阻力与列车运行速度平方成正比。列车运行时周围空气作用在列车表面上作用力的合力称为气动力,气动力在列车运行方向上的分力与列车运行方向相反,阻碍列车的运行称为列车空气阻力(又称列车气动阻力)。

与空气相互运动的物体所受到的气动阻力是由空气的黏滞现象所产生的。当空气相对物体表面运动时会产生黏性摩擦,这种黏性摩擦作用一方面在车体表面产生摩擦力,形成表面摩擦阻力,另一方面在车体表面形成复杂的压力场,使列车头部空气压力大,列车尾部空气压力小(甚至出现负压),形成所谓压差阻力。所以,列车空气阻力可表示为

列车空气阻力=表面摩擦阻力=压差阻力

表面摩擦阻力与车体表面粗糙度和不平整性有关,而压差阻力则主要取决于车体表面的形状,即流线化程度。

由于列车空气阻力与列车运行速度平方成正比,当列车速度达到200km/h时,列车空气阻力约占列车总阻力的70%左右,当列车速度超过300km/h时,则要占85%以上。因此通过车体流线化,改善列车气动性能,实现减阻、节能,是高速铁路建设中的关键技术之一。

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