提高客运列车的运行速度,是世界铁路发展的一个必然趋势。当列车运行速度提高后,会出现一些诸如降低旅客舒适度、增加列车运行耗能、影响列车行车安全的空气动力问题。受电弓是高速列车的一个重要部件,对列车的气动性能具有重要影响,而在受电弓区域设置受电弓导流装置,不仅可以改善受电弓区域的气流状态,减小受电弓的气动阻力,还能达到提高列车空气动力性能的目的。因此,对受电弓导流装置进行优化设计具有重要的现实意义。本文基于列车气动特性与数值模拟理论,采用CFD方法,对不同受电弓导流装置的高速列车模型进行了数值模拟,利用ANSYS Fluent 19.0流体计算软件,先后对三类高速列车模型进行了不同速度下的数值计算。根据所得的受电弓导流装置区域速度流线图和表面压力分布云图,以及受电弓弓头、受电弓中部、受电弓下部、导流罩和列车车体的气动阻力数据,研究了不同受电弓导流装置,在不同速度下对受电弓及列车整车气动特性的具体影响,得到了综合改善受电弓及列车整车气动特性最优的受电弓导流装置。研究结果表明:(1)三种受电弓导流罩中,双拱曲面导流罩对受电弓下部流场结构改善效果最显著;椭球面导流罩区域的表面压力分布情况最好;双拱曲面导流罩对受电弓减阻效果最好,较椭球面、导动面导流罩分别减小了17.7%、10.4%;受电弓系统气动阻力中,受电弓导流罩的气动阻力较受电弓的气动阻力高,椭球面、双拱曲面、导动面受电弓导流罩的气动阻力,分别占受电弓系统气动阻力的53.3%、80.1%、63.6%;在减小列车整车气动阻力方面,椭球面导流罩最好,较双拱曲面、导动面导流罩分别减小了26.5%、4.0%。综合考虑,椭球面受电弓导流罩对列车的气动特性改善效果最好。(2)四种受电弓导流舱中,矩形导流舱对受电弓下部流场结构改善效果最显著;矩形导流舱区域的表面压力分布情况最好;在改善受电弓气动阻力方面,矩形导流舱对受电弓的气动阻力改善效果是最优的,相较于椭圆形、胶囊形和六边形导流舱,减阻率分别提高了3.4%、3.5%、2.9%;在改善列车整车气动阻力方面,矩形导流舱对列车整车的气动阻力改善效果是最优的,相较于椭圆形、胶囊形和六边形导流舱,减阻率分别提高了为1.2%、0.7%、1.1%。综合考虑,矩形受电弓导流舱对列车的气动特性改善效果最好。(3)不同受电弓导流装置中,矩形导流舱对受电弓及列车整车的减阻效果最好。在受电弓气动阻力减阻效果方面,较无受电弓导流装置方案,矩形导流舱减小了受电弓气动阻力的37.0%;较椭球面导流罩方案,矩形导流舱减小了受电弓气动阻力的7.5%。在列车整车气动阻力减阻效果方面,较椭球面导流罩方案,矩形导流舱减小了列车整车气动阻力的5.2%。综上所述,矩形受电弓导流舱是7个受电弓导流装置中最优的受电弓导流装置。该研究结果可为减小高速列车整车气动阻力与节约能源提供一定的理论依据。