中科院微博（bó）曬高鐵模型 引網（wǎng）友關注

12月8日（rì），中（zhōng）國科（kē）學院官方微博上傳了（le）一組（zǔ）高鐵模型的照片（piàn）。這些（xiē）照片拍自中（zhōng）科院力學所的實驗室，圖中的模型都是科研人員製作（zuò）的高鐵模型。研究人員通過不斷設（shè）計列車外形優化高（gāo）鐵（tiě）的空氣動（dòng）力學（xué）設（shè）計，成功的在原有基礎上（shàng）再把風阻降低（dī）了7%-8%。風阻是車（chē）輛行駛時（shí）來自空（kōng）氣（qì）的（de）阻力，風阻係數愈大，則空氣阻力愈大，風阻係數的大小（xiǎo）多取決於列車的外形。降低風阻，可以使列車在同（tóng）等速度下更省電，節約能耗。照片中，高鐵模型整齊擺在架子上，讓不少網友想起了兒時的一部動畫片——鐵膽火車俠（xiá）。
 
 
 
“高鐵就像一架飛（fēi）機（jī）在不停地起降”，中（zhōng）科院力學所楊國偉研究員這樣說。楊國偉創立了跨聲速非線性氣動彈性（xìng）研究，為中國高鐵與大（dà）飛機研製提供（gòng）空氣動力與氣（qì）動彈性的技術支撐。
 
“坐飛機最危險（xiǎn）的是起（qǐ）飛和降落，因為地麵效應包括（kuò）建築、風對飛機的激擾，所以，飛機設（shè）計的難點（diǎn）在（zài）起和降的（de）過程（chéng）。而高速列車始終在（zài）地麵上（shàng）高速運行，從空氣動（dòng）力（lì）學車與空氣相互的作用角度，既要考慮地麵對列車的強激擾，也要考慮到高（gāo）速運行狀況下氣流激擾（rǎo）。波音737的巡航阻力係（xì）數約在0.028左右，6輛編組試驗列車整車阻力係數約為0.48左右，所以說更（gèng）高速列車比飛機在天上巡航時的技術難點要複雜得多。”楊國偉（wěi）說。
 
列車運行的阻力，包括車輪與軌道摩擦的機械阻力和車輛受到的（de）空氣阻力。高速（sù）下製約速度的抗衡者是空氣（qì），“當列車以每小時200公裏行駛的時候，空氣（qì）阻力占總阻力的70%左右，和諧號CRH380A在京滬高鐵跑出時（shí）速486.1公裏時，氣動阻力超過了總阻力的92%，如果跑到500公裏以上，95%以上都是氣動阻力了”，相關工作人（rén）員介紹。空氣阻力和列車運行速度的平方成近似正比關係，速度提高2倍（bèi），空氣阻力將增至4倍。正是這個平方關係，讓設計師絞盡（jìn）腦汁。
 
空氣阻力受三大因素影響，一是車頭迎風受到正壓力，與車尾受（shòu）到的負壓力間（jiān）產生的壓差阻力；二是由於空氣黏性作（zuò）用於車（chē）體表（biǎo）麵的摩擦阻力；三是列車底架以及列車表麵凹凸結構（gòu）引起的幹擾（rǎo）阻力。
 
工程師們為降低空氣阻力，應用仿生學和空氣動力學理論，不斷改進列車車型，創作了100多種（zhǒng）頭型概念，優選構建（jiàn）了80餘種三維數字（zì）模型，開（kāi）展了初步空氣動力學仿真（zhēn），比選出20個氣動性能較優（yōu）的頭型，進一步進行氣動優化，製作出1:20實物模（mó）型，根據仿真數據和美（měi）觀效（xiào）果，最（zuì）終製作五款1:8頭型分別做了風洞力學試驗和氣動噪聲試驗。工程師們通過對列車頭型進行改進，進一步降低風阻（zǔ），節省電能。