1.研究方法
本文采用Altair公司提供的AcuSolve流体求解器对新一代时速250公里动车组在明线运行时的空气动力学特性进行研究分析。具体方法如下：
1）建立车辆的三维模型
2）设置流场计算范围和边界条件
3）进行数值模拟求解
4）分析计算结果并提取重要数据
5）结合实际情况进行结果验证
通过以上步骤，可以得到新一代时速250公里动车组在不同工况下的空气动力学特性，为结构设计提供有效的压力载荷以及相关设计参数。
3.研究结果
经过数值模拟求解，得到了新一代时速250公里动车组在不同工况下的空气动力学特性，主要结果如下：
1）平直轨道无风行驶工况下，车辆的空气阻力较小，车头周围的气流分布较为均匀。
2）受垂直于行车方向侧风行驶工况下，车辆的侧风稳定性较好，但会产生侧向力和侧滑角，需要进行侧向稳定性的设计。
3）列车交会工况下，车辆的空气动力学载荷较大，需要进行结构强度的设计。
通过以上结果分析，可以为新一代时速250公里动车组的结构设计提供有效的空气动力学设计参数。
本文利用AcuSolve流体求解器对新一代时速250公里动车组在明线运行时的空气动力学特性进行了研究分析，得出了车辆在不同工况下的空气动力学特性，为结构设计提供了有效的压力载荷以及相关设计参数。本研究结果将有助于提高新一代时速250公里动车组的行驶速度、行驶能耗、乘坐舒适度等多个设计需求，同时也将为其他高速铁路车辆的设计提供借鉴。
具体过程如下：
1.平直轨道无风行驶
为提高计算效率，计算模型采用头车－拖车－尾车组成的三车编组模型的进行计算，模型忽略局部细节。计算模型网格通过HyperMesh建立。模型如图 1所示
流体计算模型由AcuSolve建立，采用稳态计算。考虑车辆行驶速度250公里每小时，速度较低，空气密度变化对空气流动可以忽略，因此采用不可压缩流方程。对于不可压缩流，能量方程与连续方程及运动方程不耦合，且研究目标不关心温度，因此模型中不加入能量方程。湍流模型采用Spalart-Allmaras 一方程模型。模型在入口处采用与行驶速度数值相等方向相反的速度边界，出口采用压力边界，空气体上方与远离车辆侧面为滑动边界，地面采用有速度的固壁边界，速度与行驶速度数值相等方向相反。
2.受垂直于行车方向侧风行驶
车辆在平直轨道上以250公里每小时速度行驶，受到垂直于车辆行驶方向的侧风，风速25m/s 。
采用三车编组模型，模型与无风行驶基本相同，只是列车模型周边的空气模型采用更大的尺寸，模型如图 1所示。同时将车辆前方与侧风来流方向一侧的面都作为进口，进口采用车辆行驶速度反向风与侧风的合成速度作为边界，侧风吹向方向与车辆后端的边界面作为压力出口边界。
3.列车交会
两列相同的三车编组列车同速度相向行驶，速度为250公里每小时，轨道中心线间距为5米，无环境风。计算模型采用瞬态计算方法，利用AcuSolve的网格滑移技术，使每列车附近网格通过前后网格的拉伸和压缩进行移动，而变量在滑移网格与固定网格界面上进行数据传递，模型如图 2所示。同时由于两列车相对行驶，相对速度为500公里每小时，速度较高，需要考虑空气的压缩效应，因而在流体计算模型中使用加入能量方程及理想气体状态方程。
结果与分析:
1平直轨道无风及侧风（横向25m/s）工况
此工况下压力分布云图如图 3及图 4所示，结果显示在明线平稳运行工况，列车所受最大正压为4104Pa，最大负压为5560Pa。
此工况下，车辆平直段侧壁上两个测点的压力－时间曲线如表格 1所示，车头鼻端测点压力—时间曲线如表格 2所示。取会车压力波曲线峰峰值为压力波的压力值，结果显示头波压力值大于尾波压力值，在等速会车情况下，车辆中段压力波值约为1100Pa。图 5为会车时在列车平直段产生的压力分布云图。
结论
Altair流体模块AcuSolve提供了不可压及弱可压的流体计算模型，可以有效的模拟车辆行驶的稳态及瞬态计算。且由于AcuSolve是一款基于Galerkin/Least-Squares的有限元方法求解器，流体计算的前处理更为快捷，极大的减少了流体计算网格调整时间，从而减少了人工成本，提高了效率。计算及分析结果显示列车明线运行时，平衡运行状态时，最大正压为4104Pa，最大负压为5560Pa，会车压力波为1100Pa。
