摘要
摘要
中国是高速铁路里程世界第一的大国，在车速越来越快，运输量越来越
大的情况下，高铁的能量消耗也越来越大。据实车试验研究，高铁以车速300
km/h行驶，气动阻力占总阻力的75%左右，减少气动阻力成为研究重点。本
文以高铁气动减阻为目标，运用吹气激励主动控制减阻技术，对高铁尾部流
场主要流动结构进行控制，得到了不错的减阻效果。
本文以缩比为1:20的新型磁浮高铁模型为研究对象，在回流式低速风洞
中进行缩比模型实验研究。在风速为20m/s，雷诺数为2.7×105下，通过PIV
实验确定了高铁尾部的主要流场结构主要有4个：顶面S1的剪切层流动分
离及鼻尖后回流区；顶面与侧面连接面S2上的一对反向旋转的流向涡结构；
两个磁浮高铁特有的扭转面S3、S4上的两对与S2涡方向相同的流向涡，该
两个涡经过发展融合成为涡量更强的一对流向涡；倾斜底面S5上与S2涡方
向相反的流向涡结构。
基于上述主要流动结构，针对性地展开了风速为30m/s，雷诺数为
4.0×105的吹气激励主动控制减阻实验研究。本文在高铁的不同控制面上布置
了不同位置或吹气角度的共39个激励器，经过单个激励研究，发现减阻效果
最好的两个激励位置和吹气角度为S5-1（x=-0.65L）竖直向下吹气，A1-2（x
=-0.45L）沿流向吹气，分别达到最大4.6%和2.2%的减阻率。另外，在磁浮
高铁特有的扭转面S3、S4面上布置的S3-3（x=-1.18L）和S4-3（x=-1.41L）
竖直向上吹气时最大分别达到了1.4%和1.1%减阻率，并且同时实现净省能
1.3%和1.0%。S2面上除了斜向外45°吹气，吹气比BR=1.1时达到最大0.5%
的减阻率，其他激励位置和角度均未取得减阻效果。
实验还尝试了部分组合激励，发现两个实现最大减阻率的两个位置S5-1
和A1-2组合激励时，在吹气比分别为2.9和1.9时，达到减阻率为4.4%，基
本为两者单独激励的叠加效果（单独激励时分别为3.5%和0.8%）。
本文的实验充分证明了主动控制减阻技术可以应用于新型磁浮高铁，并
取得较好的减阻效果，同时为后续的高铁主动控制减阻研究提供了良好的借
鉴作用。
关键词:高铁减阻；磁浮高铁；主动减阻
-I-
Abstract
Abstract
Chinahasthelongesthigh-speedtrain(HST)mileageintheworld.Asthespeed
isgettingfasterandthetransportationisincreasing,theenergyconsumptionofHSTs
isincreasingrapidly.Accordingtotherealtraintest,theaerodynamicdragaccounts
forabout75%ofthetotaldragwhentheHSTtravelsataspeedof300km/h.
Therefore,aerodynamicdragreductionhasbecomethefocusofthisresearch.Inthis
paper,airblowingisusedtocontrolthemainflowstructuresaroundtheHST,which
leadtotheaerodynamicdrag.
TheexperimentalwindtunnelresearchisbasedonthemaglevHSTmodelwith