高速铁路空气动力学成套技术

高速列车所受空气阻力占总阻力的85%以上，且轨道交通特有的列车高速交会、高速穿越隧道等诱发空气动力，将严重危及行车安全。中南大学高速列车研究中心，在国内率先开展列车空气动力学研究，以“减阻降耗、安全舒适”为目标，形成了“基础研究-平台研建-技术研发-工程应用”高速铁路空气动力学自主创新研发体系。创建高速列车气动外形结构设计理论与方法、建立人/车/隧耦合空气动力安全理论与技术、大风环境下铁路行车安全技术、建立实车空气动力学试验系统和评估方法，并制定了列车空气动力学相关标准。

1.高速列车气动外形设计制造

创建了一套从列车空气动力学研究到结构工程化设计的列车车体研制方法,提出减小列车空气阻力、降低交会压力波、优化流场品质的外形结构设计方法。目前，完成已投入运营的流线型列车外形设计共33种。

2.动模型试验装置

动模型试验系统由试验台、动力系统、加速系统、控制系统、测试系统、制动系统、数据处理系统、试验模型组成。主要参数：模型列车速度：200-500km/h；模型比例：1:8-1:20，单线运行或双线交会。在该试验装置上已完成了我国各型列车、隧道、线路的气动设计、模型试验研究。动模型试验通过改变其周围流场，完成空气动力试验；可解决高速列车交会、穿越隧道、连续地面效应等模型实验难题，与风洞试验互为补充。

3.横风-动模型实验装置

作为国际首创的“横风-动模型实验装置”，突破了国内外现有风洞实验和动模型实验的技术瓶颈，实现“近地风场-运动物体-地面设施”相对运动为一体的瞬态测量，成为近地空气动力学研究领域不可替代的实验装置。可用于研究高速列车、地效飞行器、飞机起降、舰载机着舰、巡航导弹超低空飞行等近地运动物体的动态失稳机理、周围流动控制机制。

4.风/沙/雨/雪环境专用试验平台

风/沙/雨/雪环境专用试验平台有三个试验段：低速试验段、高速试验段、强风考核试验段。高、低速试验段串联布置，强风考核试验段与高速试验段可互换。该风洞具有两种运行模式：回流运行模式，适用于较低风速和常规实验标定；直流下吹模式，适用于特种试验（降雨和风沙模拟）和强风考核试验。该平台可用于风环境下列车及部件气动性能实验，风速、风向传感器检定实验，风、沙、雨等恶劣环境模拟实验。

5.车体交变气动载荷试验装置

该装置主要用于分析列车高速穿越隧道时，所产生的交变气动载荷导致车体气动疲劳、乘员舒适度问题。主要参数：压力变化范围：±20kPa；压力变化周期：3-60s。主要功能:（1）通过多源阵列控制车体抽吸动作，可模拟±20KPa范围内周期和非周期的压力瞬变过程，对车体施加交变气动载荷，评价车体在交变气动载荷下的疲劳寿命；（2）采用波形追踪逼近控制技术，真实再现车内外压力演化过程，实现车体承受气动载荷谱的准确模拟，研究车内压力变化率对人耳舒适度的影响。