一、 CFD在列车设计中应用的概述

CFD是计算流体动力学(ComputationaI Fluid Dynamics)的英文名称的简写。在过去的十几年中,随着计算机技术的发展,以及计算流体动力学(CFD)本身理论和方法的不断改进,CFD已经被越来越多地应用到航空、航天、汽车等工业领域中。通过计算机模拟获得某种流体在特定条件下的有关信息,是工程设计人员用于分析问题和解决问题的强有力工具。高速列车的特点是庞大、细长、在地面轨道上运行,其空气动力学问题非常复杂[1]。过去,由于列车运行速度较低,空气阻力等空气动力学现象不显著,随着列车的高速化,空气动力学问题越发突出。利用CFD进行反复设计、分析、优化已成为标准的必经步骤和手段。将CFD用在高速动车组的产品研发过程中，在降低成本，提高效率等方面，有巨大的潜力。CFD这个平台提供友好、方便、快捷的人机交互界面，能够让没有软件基础的设计研究人员方便地应用此系统进行有关列车的设计与优化。其几个具体应用如下：

1.CFD应用于列车车头造型设计及其外围流场的仿真分析

分别对不同特征造型的高速列车车头方案建立CFD计算模型，使用CFD软件FULENT进行外流场数值仿真，最终得到不同车头造型方案的压差阻力、粘性阻力、气动升力、风阻系数等气动性能参数，以及车身表面的压力分布、外围流场气流速度、湍流区域分布等信息。

2.采用有限元法对高速列车外流场进行数值模拟

在此基础上，进一步对高速列车表面脉动压力进行数值模拟计算，并通过声固耦合的方法得到车内某点的声压级，得到一些有意义的结论。针对气动噪声问题,采用大涡模拟算法,获得高速列车周围观察点上的声压、声压级的变化规律,并对同一时间下功率谱密度随频率的变化规律进行了研究,提供了利用进行空气动力噪声分析的技术路线。

3.CFD技术可以应用于轨道车辆空调系统设计

主要是采用有限体积法，建立起列车风道及车厢模型，对列车流场进行数值模拟，得到速度及温度场的分布。对其结果进行分析，进一步提出CFD技术在轨道车辆空调系统中的应用方向。[2]。

二、 研究列车空气动力学的意义