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亚跨音速真空管道列车气动特性数值与理论研究

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亚跨音速真空管道列车气动特性数值与理论研究

作者：宋嘉源西南交通大学

学位级别：硕士

真空管道运输(Evacuated Tube Transport,ETT)是一种结合磁浮列车与低真空技术的未来新型地面交通方式,具有高速、便捷、安全、环保的优势。在真空管道运输系统中,管道内部壅塞与激波现象导致列车运行气动环境较为复杂,研究管道内部流... 详细信息

真空管道运输(Evacuated Tube Transport,ETT)是一种结合磁浮列车与低真空技术的未来新型地面交通方式,具有高速、便捷、安全、环保的优势。在真空管道运输系统中,管道内部壅塞与激波现象导致列车运行气动环境较为复杂,研究管道内部流场演变规律具有重要意义。此外,根据理论求解管道内气流参数并快速预测列车气动阻力,可以有效节约数值仿真资源,并为真空管道试验平台的设计提供相应的参考。采用数值计算(Computational Fluid Dynamics,CFD)与理论研究的方法,对比不同断面外形管道对列车气动特性的影响,阐明不同速度等级和阻塞比管道内一系列气动现象,揭示列车尾部激波的形成机理和管道波系结构,根据一维流动理论快速预测管道气流参数和列车气动阻力并分析误差原因。主要研究工作和结论如下:首先,基于数值模拟方法研究了不同管道断面外形对列车气动特性的影响规律。建立四种不同断面外形的管道模型,对比非壅塞(600 km/h)和壅塞(1000 km/h)典型工况下列车的气动阻力、管道压力分布和管道温度分布。结果表明:在非壅塞工况下,总车阻力最小的管道断面外形为马蹄形,相比于矩形管道,马蹄形管道气动阻力幅值减小了4.5%,马蹄形与圆形管道的竖直方向压力梯度最小。断面外形对管道内流场的温度分布影响较小,列车、管道和轨道表面的温度变化幅值依次增加。在壅塞工况下,马蹄形管道的列车气动阻力最小,断面外形对列车气动特性影响较小。其次,基于数值模拟方法研究了亚跨音速真空管道列车流场特性。以三维高速磁浮列车为研究对象,采用SST(Shear Stress Transport)k-ω湍流模型数值模拟非壅塞、壅塞(激波未脱离)、壅塞(激波脱离)等典型工况下真空管道内部流场特性。阐述三维真空管道磁悬浮列车尾部激波的形成机理,得到运行速度和阻塞比与不同气动现象和列车气动阻力之间的映射关系。结果表明:在不同列车运行速度的工况下尾部激波存在的两种产生机制,分别为顶部的附着斜激波和底部的对称激波。运行速度主要影响附着斜激波的位置、角度及强度,进而导致流场内产生尾涡、边界层分离等复杂的气动现象;在激波脱离工况,尾部流场只存在两束对称分布的异侧激波;列车气动阻力系数主要受尾部流场影响,当运行速度增加时,列车阻力系数先增大后减小,尾部流场的压力系数先减小后增大;阻力系数和压力系数剧烈变化的主要原因为激波的产生和脱离,当运行速度接近激波脱离极限时,列车阻力系数最大。然后,建立空气动力学一维流动模型,理论求解列车附近绕流参数和尾部激波脱离临界速度,分析在壅塞和非壅塞两种典型工况下理论值和数值模拟结果的误差原因。结果表明:当管道非壅塞时,列车周围气流参数可以根据等熵流动理论直接求解;当管道壅塞时,根据激波前后关系式和坐标变化求解前驱激波参数,并求解前驱激波到头车鼻尖壅塞段内的气流参数,以及求解列车附近气流参数。在壅塞工况下,管道内气流的一维特性相比非壅塞工况更明显,因此在高速情况下理论预测值和数值计算结果更接近;由于气体粘性影响了列车表面边界层厚度,改变了气流的实际流通面积,最大误差出现在喉部位置。根据一维Riemann问题求解了尾部激波脱离临界速度,并与数值计算结果进行了对比,得到阻塞比为0.1、0.2和0.3工况对应的最大误差分别4.42%、4.76%和7.63%,说明一维流动理论可以较准确预测尾部激波脱离临界速度。最后,在气流参数满足一维分布特性的前提下,采用不同的理论方法快速预测不同列车模型(准一维轴对称理想列车和三维真空管道磁浮列车)的气动阻力,分析各个速度等级头车和尾车的理论值与数值模拟结果的误差原因。结果表明:加速度会影响管道内压力变化的时刻,头车气动阻力和周围的压力变化与运行速度变化相比表现出一定滞后性,并且加速度越小,滞后效果表现越明显。理论预测准一维列车模型的气动阻力与数值计算结果的误差较小,且车速超过等熵极限对应的临界速度更多,理论预测更准确。三维列车模型周围压力分布的一维特性不明显,因此三维模型气动阻力的误差相比准一维模型更大。误差主要是由于理论方法未考虑气体粘性,列车运行速度越高,气体粘性对流场的影响越小,气动阻力预测的结果越准确。

关键词：真空管道列车亚跨音速数值模拟一维流动理论气动阻力

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真空管道列车动态运行气动特性研究

实验流体力学 2023年第1期37卷 64-71页

作者：宋嘉源李田张继业西南交通大学牵引动力国家重点实验室成都610031

研究真空管道列车瞬态气动特性能为建设多态耦合真空管道列车实验平台提供参考。建立了三维真空管道列车模型,采用剪切应力运输(Shear Stress Transport,SST)k–ω湍流模型求解流场,通过对比不同时刻列车匀速和加速时的气动阻力、压力... 详细信息

研究真空管道列车瞬态气动特性能为建设多态耦合真空管道列车实验平台提供参考。建立了三维真空管道列车模型,采用剪切应力运输(Shear Stress Transport,SST)k–ω湍流模型求解流场,通过对比不同时刻列车匀速和加速时的气动阻力、压力分布及流场特性,揭示了加速度对真空管道列车气动阻力的影响机制。研究结果表明:头车和尾车气动阻力主要受管道壅塞和尾部激波脱离的影响,在非壅塞状态下,尾车阻力增长缓慢而头车阻力基本不变。相比于加速工况,匀速工况启动速度较大,斜激波反射造成列车表面压力波动,波动幅值随时间逐渐降低。加速时头车压缩前方空气过程较缓慢,前驱激波强度较低,头车气动阻力和周围压力的变化滞后于列车运行速度的变化,且加速度越小滞后效果越明显。在匀速运行阶段,壅塞段和尾部激波段长度与运行时间成正比。

关键词：真空管道列车瞬态加速度气动阻力压力分布流场特性

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新时代背景下的盘古形象重构与文化反思

歌海 2022年第6期 43-48页

作者：宋嘉源广西师范大学

随着研究的深入,盘古神话的研究呈现百花齐放、百家争鸣的局面,促进了中华民族多元文化的交流和融合。此外,新媒体技术在国家日益富强、人民生活水平提高、对多元文化的需求越来越凸显的新时代背景之下,对盘古形象、价值的重构以及由此... 详细信息

随着研究的深入,盘古神话的研究呈现百花齐放、百家争鸣的局面,促进了中华民族多元文化的交流和融合。此外,新媒体技术在国家日益富强、人民生活水平提高、对多元文化的需求越来越凸显的新时代背景之下,对盘古形象、价值的重构以及由此产生的文化反思无疑对现实具有深远的影响。

关键词：盘古新时代重构神话

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广西盘古神话研究综述

今古文创 2022年第7期 34-36页

作者：宋嘉源广西师范大学文学院/新闻与传播学院广西桂林541006

关于盘古神话的研究,已经辐射向民间文学研究的各个领域,无论是对其起源、类型、神祇辨析,还是其发展的脉络、文化遗产等多方面都进行了探究,除对盘古神话本身、盘古的研究方法,研究角度进行脉络的梳理,还对盘古神话的研究进行分类整理... 详细信息

关于盘古神话的研究,已经辐射向民间文学研究的各个领域,无论是对其起源、类型、神祇辨析,还是其发展的脉络、文化遗产等多方面都进行了探究,除对盘古神话本身、盘古的研究方法,研究角度进行脉络的梳理,还对盘古神话的研究进行分类整理,总结当下盘古研究的进度,进一步把握盘古神话研究领域被忽略的问题,从而找到新的研究角度和方法。

关键词：盘古盘瓠起源神话

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亚声速真空管道磁浮系统气动热特性研究

空气动力学学报 2022年第2期40卷 115-121,I0002页

作者：宋嘉源李田张晓涵张继业张卫华西南交通大学牵引动力国家重点实验室成都610031

为解决真空管道磁浮系统气动热问题,研究管道内气动热分布特性至关重要。以某高速磁浮列车为研究对象,基于Sutherland黏性公式及SST k-ω湍流模型,数值仿真了三维可压缩亚声速真空管道磁浮系统的气动特性及气动热效应,考虑的阻塞比范围... 详细信息

为解决真空管道磁浮系统气动热问题,研究管道内气动热分布特性至关重要。以某高速磁浮列车为研究对象,基于Sutherland黏性公式及SST k-ω湍流模型,数值仿真了三维可压缩亚声速真空管道磁浮系统的气动特性及气动热效应,考虑的阻塞比范围为0.1~0.4、列车运行速度为600~1 000 km/h,研究了列车表面温度分布、列车尾部温度分布及管道激波的传播规律。研究结果表明:不同工况下头车与中间车表面温度变化呈缓慢下降趋势,由于尾部激波产生而造成尾车表面温度上升明显,且升高幅值随速度与阻塞比增大而增加。在壅塞状态下,尾车鼻尖处最高温度与阻塞比及速度基本呈线性关系。尾车流线型顶部与悬浮间隙处均有激波产生,管道内激波具有典型的三维特性和周期性,在轨道与管道表面之间反射的激波簇形成尾部低温与列车后方高低温交替特性。

关键词：真空管道列车阻塞比速度气动热效应激波

激励与规制:政府嵌入对新型农村集体经济发展的作用机制

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西北农林科技大学学报(社会科学版) 2025年

作者：刘启明宋嘉程中国农业大学人文与发展学院

当前发展新型农村集体经济是推进乡村振兴的重要途径,也是集体所有制经济公共性的具体体现。通过对不同资源禀赋和初始条件村庄的集体经济发展实践案例的分析发现,政府的激励与规制对新型农村集体经济发展的影响显著,形成了一条完整的... 详细信息

当前发展新型农村集体经济是推进乡村振兴的重要途径,也是集体所有制经济公共性的具体体现。通过对不同资源禀赋和初始条件村庄的集体经济发展实践案例的分析发现,政府的激励与规制对新型农村集体经济发展的影响显著,形成了一条完整的政府嵌入路径。政府通过资源嵌入培厚了农村集体经济的发展潜力,通过制度嵌入为相关利益主体采取具有经济理性的资源配置行为奠定了基础,通过行政嵌入保障了制度和资源的落地、规范了农村集体经济的管理和运营。来自政府的具有媒介性的资源供给、具有基础性的制度供给、具有约束性的行政措施深度嵌入农村集体经济治理体系,对于不同初始条件的农村集体经济发展均具有显著的推动作用。

关键词：嵌入性新型农村集体经济政府嵌入机制

管道断面外形对亚音速真空管道磁浮系统气动特性的影响

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真空 2022年第1期59卷 7-12页

作者：宋嘉源李田张继业张卫华西南交通大学牵引动力国家重点实验室四川成都610031

亚音速真空管道磁浮系统内部流场复杂,研究管道断面外形对气动效应的影响至关重要。基于计算流体力学,考虑流体粘性与列车悬浮间隙建立了三维亚音速真空管道列车空气动力学模型,数值模拟并对比分析了四种不同断面外形管道内的气动力、... 详细信息

亚音速真空管道磁浮系统内部流场复杂,研究管道断面外形对气动效应的影响至关重要。基于计算流体力学,考虑流体粘性与列车悬浮间隙建立了三维亚音速真空管道列车空气动力学模型,数值模拟并对比分析了四种不同断面外形管道内的气动力、流场和气动热效应。4种典型的管道外形为圆形、马蹄形、矩形和拱形。研究结果表明:当阻塞比一定时,列车在拱形管道中受到的气动阻力最小,其次为圆形管道,矩形管道内的列车气动阻力最大;圆形管道内垂直方向的压力梯度最小,管道表面压力最低;亚音速真空管道磁浮系统中最高温度分布在列车鼓包两侧,最低温度分布在管道表面;不同断面外形对温度分布的影响较小。在管道断面面积一定的情况下,优先推荐选用拱形管道,其次为圆形管道。

关键词：真空管道列车管道断面外形气动力压力气动热

“让语言自身言说”——阿多诺、抒情诗与自然救赎

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当代文坛 2025年第1期 164-172页

作者：向浩源中国人民大学文学院

阿多诺抒情诗论核心主题之一乃是对诸现代派诗人作品“潺潺流水”自然美的阐发,这源于语言形式的否定性,是固定意义瓦解、人的言说让位于语言自身言说的结果,构成客体优先性哲学的表达。“语言自身言说”更蕴含同一性与非同一性的辩证形... 详细信息

阿多诺抒情诗论核心主题之一乃是对诸现代派诗人作品“潺潺流水”自然美的阐发,这源于语言形式的否定性,是固定意义瓦解、人的言说让位于语言自身言说的结果,构成客体优先性哲学的表达。“语言自身言说”更蕴含同一性与非同一性的辩证形式,指向一种主客互相中介的“摹拟”特性,后者构成对异化理性的批判与重构,以及对被压抑的感性的救赎。此外,自然美和诗的真理性是转瞬即逝的,在诗歌形式的静态之维中获得悖论性的表现和揭示。阿多诺对诗歌自然美的阐发源于对本雅明早期语言哲学和寓言思想的世俗转化,它以海德格尔存在论语言观为潜在批判对象,构成否定辩证法的诗学实践和对康德以来审美现代性批判和救赎思想的纵深发展。这不仅有助于我们重审阿多诺美学,也对当代文学和文化实践具有深刻启发意义。

关键词：阿多诺抒情诗诗歌语言自然美

饲料中不同脂肪水平对罗氏沼虾蚤状幼体生长、抗氧化、免疫和抗应激能力的影响

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水生生物学报 2025年

作者：宋嘉欣简永慧陈致远陈昊甘玲刘娇刘玉洁孔有琴徐奇友丁志丽湖州师范学院浙江省水生生物资源养护与开发技术研究重点实验室中国水产科学研究院水生动物繁育与营养重点实验室

为探讨饲料中脂肪水平对罗氏沼虾(Macrobrachium rosenbergii)蚤状幼体生长、抗氧化、免疫和抗应激能力的影响,研究将同一批罗氏沼虾亲体所产的蚤状幼体[初体重为(0.19±0.05) mg]随机分到养殖桶内,试验共分为5组,每组6个平行,每个平行... 详细信息

为探讨饲料中脂肪水平对罗氏沼虾(Macrobrachium rosenbergii)蚤状幼体生长、抗氧化、免疫和抗应激能力的影响,研究将同一批罗氏沼虾亲体所产的蚤状幼体[初体重为(0.19±0.05) mg]随机分到养殖桶内,试验共分为5组,每组6个平行,每个平行有5000尾幼体。试验第1周投喂丰年虫,第2周开始投喂粗蛋白水平为52.25%,脂肪水平分别为6%, 8%, 10%, 12%和14%的试验饲料,饲养6周后,进行全虾采样,分析幼体的生长、抗氧化和免疫性能。同时,将每个平行30尾后期幼体用于空气暴露试验,分析幼体的抗应激能力。结果发现:当饲料脂肪水平超过6%时,幼体的存活率显著降低(P<0.05);幼体变态率在脂肪水平为10%—12%时达到峰值,显著高于其余各组(P<0.05);幼体的末重、增重率及特定生长率呈现先上升后降低趋势,在脂肪水平为12%时达到最大值(P<0.05)。幼体中C18:2n-6和n-6 HUFA的比例随饲料中相应脂肪酸比例的升高而显著升高,脂肪水平为10%—14%组显著高于脂肪水平为6%—8%组(P<0.05);幼体中C20:4n-6的比例随饲料中相应脂肪酸比例的降低而显著上升,脂肪水平为8%—14%组显著高于脂肪水平为6%组;幼体中DHA的比例随饲料中DHA比例的升高而呈降低趋势,在脂肪水平高于12%时,显著降低(P<0.05)。幼体的总抗氧化能力(TAOC)活性在饲料脂肪水平为8%-10%时显著高于其余各组(P<0.05);谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性在脂肪水平为10%时达到最高(P<0.05);当脂肪水平为8%—12%时, SOD活性显著高于其余各组(P<0.05),而丙二醛(MDA)含量在脂肪水平为10%—12%时显著低于其余各组(P<0.05)。饲料脂肪水平对幼体酸性磷酸酶(ACP)活性无显著影响,但在脂肪水平为10%时幼体碱性磷酸酶(AKP)活性显著高于其余各组(P<0.05)。此外,在饲料脂肪水平为12%时,空气暴露试验后后期幼体的存活率显著高于6%、8%和14%脂肪水平组(P<0.05)。因此,在实际生产中,为了优化罗氏沼虾蚤状幼体的生长和健康状况,建议将饲料的脂肪水平控制在10%—12%的范围内。

关键词：脂肪水平抗氧化免疫抗应激能力罗氏沼虾幼体