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运动边界对高寒动车组转向架区域风雪运动的影响

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第5期55卷 1665-1677页

作者：王家斌刘浩源刘操商雯斐张琰高广军中南大学重载快捷大功率电力机车全国重点实验室湖南长沙410075 中南大学交通运输工程学院轨道交通安全教育部重点实验室湖南长沙410075

采用基于Realizable k−ε湍流模型的非定常雷诺时均方法(URANS)和离散相模型(DPM)探究运动边界对高速列车底部风雪运动规律及转向架区域积雪分布的影响。研究结果表明:地面的运动有效缓解了转向架底部气流的流向动能衰弱效应,显著增加... 详细信息

采用基于Realizable k−ε湍流模型的非定常雷诺时均方法(URANS)和离散相模型(DPM)探究运动边界对高速列车底部风雪运动规律及转向架区域积雪分布的影响。研究结果表明:地面的运动有效缓解了转向架底部气流的流向动能衰弱效应,显著增加了转向架2区域的流向速度分布,并影响了雪粒垂向速度分布,致使转向架1区域的表面积雪质量降低33.6%,转向架2区域的表面积雪质量增加20.1%;列车轮对的旋转未影响转向架底面积雪分布,但轮对旋转使后端板周围雪粒垂向速度大幅增加,进而增加了转向架上表面的积雪分布;相较于旋转轮对,在轮对静止条件下,牵引电机、齿轮箱、构架和后端板表面积雪质量分别降低1.5%、2.9%、3.4%和6.4%,转向架2区域的表面积雪总质量整体降低3.2%,因此,在高速列车转向架区域积雪的数值仿真和风洞试验研究中,要尽可能地实现转向架、地面和轮对之间的相对运动。

关键词：高速列车转向架区域风雪流运动边界数值模拟

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运动边界对冰雪风洞试验段流场特性影响研究

铁道科学与工程学报 2024年第4期21卷 1320-1333页

作者：高广军张琰刘操商雯斐于尧王家斌中南大学重载快捷大功率电力机车全国重点实验室湖南长沙410075 中南大学交通运输工程学院轨道交通安全教育部重点实验室湖南长沙410075 中国空气动力研究与发展中心结冰与防除冰重点实验室四川绵阳621000

轨道列车转向架区域的积雪结冰现象,是关乎列车运行稳定以及行车安全的关键问题。为了解决转向架区域的积雪结冰问题,研建列车转向架积雪结冰风洞以研究原始比例模型转向架区域流场特性。基于SST k-ω的IDDES湍流模型,分析不同运动边界... 详细信息

轨道列车转向架区域的积雪结冰现象,是关乎列车运行稳定以及行车安全的关键问题。为了解决转向架区域的积雪结冰问题,研建列车转向架积雪结冰风洞以研究原始比例模型转向架区域流场特性。基于SST k-ω的IDDES湍流模型,分析不同运动边界条件下风洞试验段气流流动特性,探索积雪结冰风洞在现有运动边界条件下的流场模拟适应性与差距。通过网格无关性验证和流场校测,验证数值方法能够满足积雪结冰风洞流场的模拟。研究结果表明:静止地面和静止轮对无法近似模拟真实环境下运动地面和旋转轮对的边界条件的流场特性,轨面以上的空间平均速度最高偏大5倍,静止地面和旋转轮对的风洞实际边界与真实边界更接近;静止地面和静止轮对下转向架后侧的空间压强平均负压高于其他工况,车体后端板表面和转向架表面平均负压强偏差较大,静止地面和旋转轮对的表面负压平均偏差9%,转向架轮对表面压强偏差15%;不同工况下的转向架区域的湍流度差别不大,转向架前侧区域的湍流度在静止地面和轮对下整体偏大。综上所述,在不同试验段运动边界条件下,现有积雪结冰风洞中静止地面和旋转轮对边界条件能较好地模拟实际运行状态下的转向架区域流场特性,为后续试验研究转向架区域的流场特性和积雪结冰问题奠定基础。

关键词：风洞转向架数值仿真边界条件 IDDES

导流板结构对高速列车转向架区域积雪结冰的影响

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铁道科学与工程学报 2024年第6期21卷 2151-2161页

作者：田金刚邓海张怀强刘涛王家斌高广军中国铁路哈尔滨局集团有限公司黑龙江哈尔滨150006 中车长春轨道客车股份有限公司吉林长春130062 中南大学重载快捷大功率电力机车全国重点实验室湖南长沙410075 中南大学交通运输工程学院轨道交通安全教育部重点实验室湖南长沙410075

高速列车转向架在高寒风雪地区存在积雪结冰问题,影响列车的安全运行和运行稳定性能。为了解决高速动车组转向架区域的积雪结冰问题,以保证高速列车运行安全,提高列车冬季运行品质,提出基于流场控制的导流板结构,并针对简化的车体和转... 详细信息

高速列车转向架在高寒风雪地区存在积雪结冰问题,影响列车的安全运行和运行稳定性能。为了解决高速动车组转向架区域的积雪结冰问题,以保证高速列车运行安全,提高列车冬季运行品质,提出基于流场控制的导流板结构,并针对简化的车体和转向架模型,采用三维雷诺时均Realizable k-ε湍流模型,耦合离散相模型(DPM)进行数值仿真,通过试验验证的湍流计算模型,模拟高速动车组转向架区域流场和雪粒分布情况,明确高速列车转向架区域积雪结冰成因,并分析导流板优化结构对防治积雪结冰的效果。研究结果表明:原始工况中,转向架区域气流速度较高,转向架表面压力较大,安装在前侧的导流板结构,能够有效地改变进入转向架区域的气流流向,降低转向架上方的气流速度,减轻气流对转向架底部表面的气流冲击,降低转向架周围的雪粒分布范围,减少转向架表面的粒子黏附数量。其中,对于第1台转向架,雪花黏附数量相对于原始工况依次减少22.56%、52.15%;对于第2台转向架,雪花黏附数量相对于原始工况依次减少48.50%、49.59%;对于第3台转向架,雪花黏附数量相对于原始工况依次减少50.03%、49.70%。但沿着列车运行方向,导流板的作用减弱。今后将研究真实编组的工况以进一步判断导流板的作用,并开展原理样机的相关试验工作。

关键词：高速列车转向架积雪结冰离散相模型数值模拟流场控制

高速列车周围风雪运动特性及转向架区域积雪成因分析

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铁道学报 2024年第7期46卷 30-41页

作者：王家斌高广军张琰于尧李健商雯斐中南大学重载快捷大功率电力机车全国重点实验室湖南长沙410075 中南大学轨道交通列车安全保障技术国家地方联合工程研究中心湖南长沙410075 中南大学交通运输工程学院湖南长沙410075

采用基于Realizable k-ε模型的非定常雷诺时均方法(URANS)和离散相模型(DPM)研究高速列车底部转向架及其腔体区域的严重积雪问题。基于高速列车底部风雪两相流时空运动演化特性进行深入分析,并对转向架区域积雪成因进行归纳总结。研究... 详细信息

采用基于Realizable k-ε模型的非定常雷诺时均方法(URANS)和离散相模型(DPM)研究高速列车底部转向架及其腔体区域的严重积雪问题。基于高速列车底部风雪两相流时空运动演化特性进行深入分析,并对转向架区域积雪成因进行归纳总结。研究结果表明:大量雪粒跟随转向架区域剪切层下方的高速气流流出转向架区域,部分雪粒在转向架中间区域和后端板附近跟随上扬气流向上扬起并撞击黏附在转向架和后端板迎风面,并在转向架底面形成大量积雪;仅有少量雪粒在后侧电机和后端板附近向上爬升至转向架上方,在后端板顶部相遇汇聚后在低速气流驱动下游离折返至前端板附近并重新汇入车底流场,悬浮雪粒在重力作用下沉积在转向架顶面,并在转向架上表面形成少量积雪。

关键词：高速列车转向架区域风雪两相流数值模拟冰雪风洞试验积雪成因

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铸牢中华民族共同体意识的图像化构建

学术探索 2024年第4期 62-69页

作者：刘慧文王家斌新疆大学马克思主义学院新疆乌鲁木齐830046 南京理工大学马克思主义学院江苏南京210094

图像作为一种集视觉、听觉和感觉于一体的多感官刺激表达,为个体提供了高效而深刻的认知和领悟形式,是有形有感有效推进铸牢中华民族共同体意识工作的重要途径。科学把握图像的视觉劝服、符号外显和意义内赋等特性,揭示其对人认知方式... 详细信息

图像作为一种集视觉、听觉和感觉于一体的多感官刺激表达,为个体提供了高效而深刻的认知和领悟形式,是有形有感有效推进铸牢中华民族共同体意识工作的重要途径。科学把握图像的视觉劝服、符号外显和意义内赋等特性,揭示其对人认知方式变革的基本规律,探讨图像可能引发的弊端即信息过载引发的对中华民族共同体的认知倦怠、虚假信息诱导的对中华民族共同体的错误认知和个性需求软化增进中华民族共同体性趋向等,有助于有针对性地构建多元化、多层次和高质量的中华民族共同体图像体系,强化中华民族共同体意识教育的深刻性。

关键词：图像符号图像时代铸牢中华民族共同体意识

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高速列车过隧道产生压力波的三维特性

Acta Mechanica Sinica 2024年第2期40卷 75-88页

作者：王田天陈嘉铭王军彦施方成张雷钱博森姜琛王家斌王钰杨明智 College of Mechanical and Vehicle Engineering Hunan University Changsha 410082 China Key Laboratory of Traffic Safety on Track of Ministry of Education School of Traffic & Transportation Engineering Central South University Changsha 410075 China

本文采用滑移网格法模拟了时速350 km的高速列车通过350 m标准单线隧道,研究了列车前方不同隧道横截面的压力分布,基于等压力曲面描述了压力波的三维特征和传播机理,并提出了一种新式精确的压力传感器布置方案.研究结果表明,隧道横截面... 详细信息

本文采用滑移网格法模拟了时速350 km的高速列车通过350 m标准单线隧道,研究了列车前方不同隧道横截面的压力分布,基于等压力曲面描述了压力波的三维特征和传播机理,并提出了一种新式精确的压力传感器布置方案.研究结果表明,隧道横截面距离列车车头越远,平面压力差异越小.受列车车头和隧道横截面形状的影响,压力波不是简单的平面波,而是在传播过程中复杂变化的球面波.以隧道断面的压力差异小于1 Pa来定义平面波,可发现平面波出现在列车前方16.6 m附近.此外,在70-90 m的隧道断面上,隧道壁面测点和建筑限界测点之间的压力峰峰值差异可达13%,因此应将压力传感器布置在附属设施表面而不是隧道壁面.综上所述,本研究对于理解压力波的形成和传播机理以及指导隧道内压力传感器的科学布置具有重要意义.

关键词：高速列车隧道断面建筑限界单线隧道传播机理横截面形状压力波压力传感器

风阻制动板外形参数对高速列车气动特性影响分析

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铁道科学与工程学报 2024年

作者：张普阳乔峰王树宾尹振坤杨川张翔王家斌高广军中国铁道科学研究院集团有限公司机车车辆研究所中南大学重载快捷大功率电力机车全国重点实验室中车长春轨道客车股份有限公司

随着高速列车运营速度的不断提升，应对更高速列车安全制动及紧急停车问题日益凸显。针对这一问题，就流线型头部及等截面车身位置布置风阻制动板，采用基于SST k-ω湍流模型的RANS方法研究了风阻制动板高度、开口设计及开口制动板位置... 详细信息

随着高速列车运营速度的不断提升，应对更高速列车安全制动及紧急停车问题日益凸显。针对这一问题，就流线型头部及等截面车身位置布置风阻制动板，采用基于SST k-ω湍流模型的RANS方法研究了风阻制动板高度、开口设计及开口制动板位置、高度与开口协同等因素对列车气动特性的影响。并通过风阻制动列车风洞试验验证了数值模拟方法的正确性。结果表明风阻制动板影响了列车表面压力分布特性，诱发气流强分离现象。此外，风阻制动板增强了整车压差阻力，进而增强列车气动阻力。增高的风阻制动板会增大压力分布范围，导致板后回流区分布范围增加，其所受气动阻力得到增加。风阻制动板的开口设计及开口制动板位置的变化带来的影响并不显著，但开口设计能够强化后方增高的风阻制动板所受气动阻力。合理增高制动板对于整车的气动增阻效果最为明显，最大增阻效果为原始高速列车的422.91%。相比于单纯的开口设计及开口制动板位置的变化，采用开口设计与增高协同布置能够具有较好的气动增阻表现，增阻效果为420.67%。

关键词：高速列车风阻制动外形参数气动特性数值模拟

博士研究生国际化课程思政建设模式探索与实践

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大学教育 2024年第11期 121-124页

作者：张洁王家斌伍钒陈晓栋高广军中南大学交通运输工程学院轨道交通安全教育部重点实验室湖南长沙410075

课程思政建设对培养以国家政策需求为导向的轨道交通专业技术人才至关重要。文章以博士研究生核心课程高等流体力学课程为例,从四个方面促进课程思政建设总体目标的实现,包括:立德树人,促进思政融合课程建设;细化课程内容,对标课程思政... 详细信息

课程思政建设对培养以国家政策需求为导向的轨道交通专业技术人才至关重要。文章以博士研究生核心课程高等流体力学课程为例,从四个方面促进课程思政建设总体目标的实现,包括:立德树人,促进思政融合课程建设;细化课程内容,对标课程思政目标;结合专业特性,建设课程思政教学体系;教师以身作则,提升教师思政建设能力。该课程融入课程思政内容,培养学生多元化的思维、创新意识、国际视野与科研探索能力,帮助学生树立良好的爱国情怀、正确的价值观,实现课程学习和思想政治理论学习同向同行,形成“协同共进”效应,为轨道交通相关专业的课程思政建设提供借鉴。

关键词：博士研究生课程思政协同共进模式

以党的自我革命引领社会革命:意蕴、逻辑与进路

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理论导刊 2023年第8期 16-23页

作者：梁静王家斌新时代党的建设研究中心西宁810001 南京理工大学马克思主义学院南京210094

“以党的自我革命推进社会革命”是马克思主义革命话语在新时代治国理政实践中的最新阐述和实践表达。党的革命话语体系中的“自我革命”虽不属于“政党革命”和“社会革命”的范畴,但不是孤立在社会革命之外的。党的自我革命与社会革... 详细信息

“以党的自我革命推进社会革命”是马克思主义革命话语在新时代治国理政实践中的最新阐述和实践表达。党的革命话语体系中的“自我革命”虽不属于“政党革命”和“社会革命”的范畴,但不是孤立在社会革命之外的。党的自我革命与社会革命之间紧密联系、相互依存,呈现出辩证立体的关系,在互动关系上党的自我革命是社会革命的重要引领、社会革命为党的自我革命提供有效动能。中国共产党肩负着勇于自我革命和推进社会革命的双重使命,这是由党的革命属性和使命追求所决定的,同时也是自身百年奋斗历史和实践经验的科学总结以及新时代坚持和发展中国特色社会主义的必然要求。新征程上,只有永葆自我革命精神,时刻保持解决大党独有难题的清醒和坚定,把党建成长期执政的马克思主义政党,才能成功回应以党的自我革命引领社会革命的重大命题。

关键词：党的自我革命社会革命全面从严治党体系互动关系