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外置转向架包覆对高速列车气动阻力影响

铁道科学与工程学报 2024年第1期21卷 26-37页

作者：邓海丁艳思向南燊项涛张洁梁习锋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 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 中车长春轨道客车股份有限公司总体研发部吉林长春130062

转向架作为高速列车大面积裸露在外且外形复杂的运行部件受到列车底部气流的直接作用,区域气动外形结构对高速列车整车气动阻力具有重要影响。基于三维稳态SST k-ω双方程湍流模型,采用数值仿真方法研究了轴箱外置式转向架不同包覆方式... 详细信息

转向架作为高速列车大面积裸露在外且外形复杂的运行部件受到列车底部气流的直接作用,区域气动外形结构对高速列车整车气动阻力具有重要影响。基于三维稳态SST k-ω双方程湍流模型,采用数值仿真方法研究了轴箱外置式转向架不同包覆方式对高速列车气动性能的影响。研究了转向架区域安装小裙板、半包裙板、全包裙板、全包裙板+小底板以及全包裙板+大底板等5种方案下的高速列车气动性能,比较了不同方案下高速列车气动阻力的变化规律,阐明了高速转向架包覆方式对整车气动阻力、车底流动特性以及列车表面压力分布的影响。研究结果表明:随着转向架裙板包覆面积的增加,转向架腔后端板受到的气流冲击逐渐减弱,后端板上的正压分布降低,列车转向架区域周围的边界层厚度逐渐减小,转向架区域内的压力分布差异性逐渐减小,从而实现了列车整车气动阻力系数的降低。与小裙板模型相比,半包裙板、全包裙板、全包裙板+小底板以及全包裙板+大底板模型的列车气动阻力系数分别降低了5.2%、8.65%、10.3%、11.1%。对于轴箱外置式转向架来说,全包裙板+大底板方案可有效改善转向架区域流场,降低整车气动阻力。研究得到的转向架包覆方式将为新一代高速列车气动减阻设计提供有利支撑,实现列车气动节能。

关键词：轴箱外置式转向架高速列车包覆方式气动减阻流场结构

基于多孔介质的高速铁路透风式挡风墙关键参数研究

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铁道科学与工程学报 2024年第3期21卷 882-890页

作者：钟睦王田天梁习锋鲁寨军闫宏凯乐天晗刘东润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 中南大学轨道交通安全关键技术国际合作联合实验室湖南长沙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 中国铁路乌鲁木齐局集团有限公司新疆乌鲁木齐830011 广州地铁设计研究院股份有限公司广东广州510010

合理的匹配参数是风区铁路沿线防风设施研究的关键问题。针对风区铁路沿线部分区段混凝土实心挡风墙出现的环境风越过挡风墙顶导致严重的弓网离线、无法正常升弓,危及铁路行车安全问题,提出改“堵”为“疏”,通过一定的透风率来调控挡... 详细信息

合理的匹配参数是风区铁路沿线防风设施研究的关键问题。针对风区铁路沿线部分区段混凝土实心挡风墙出现的环境风越过挡风墙顶导致严重的弓网离线、无法正常升弓,危及铁路行车安全问题,提出改“堵”为“疏”,通过一定的透风率来调控挡风墙后的线路风场,从而为缓解上述现象提供一种新思路,其关键问题在于透风式挡风墙关键参数与防风效果的合理匹配。为此,基于多孔介质的自身特性,提出一种基于多孔介质的挡风墙风场新研究方法,将挡风墙透风率与防风效果的合理匹配问题转化为多孔介质的阻力系数与列车气动载荷的关系研究。首先,通过比较数值模拟结果与兰新高铁挡风墙风场现场试验结果,修正并验证数值模拟方法的准确性。然后,通过数值模拟研究进一步探究多孔介质阻力参数与挡风墙透风率之间的关系,获得风区铁路沿线透风式挡风墙关键参数最优区间。研究结果表明:可以采用多孔介质代替挡风墙几何进行挡风墙风场研究,能够显著提升研究效率;多孔介质的黏性阻力系数在挡风墙风场研究中可以忽略,多孔介质的惯性阻力系数与挡风墙的透风率呈幂函数关系;风区铁路沿线透风式挡风墙高度为3.5 m,透风率在24.4%~28.7%区间时,对一线、二线列车的防风效果最好。

关键词：高速铁路挡风墙多孔介质透风率气动性能

新风量对地铁客室咳嗽飞沫传播影响的数值模拟研究

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第5期55卷 1691-1701页

作者：李恒奎伍钒梁习锋董航李旋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 中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛266109 中南大学轨道交通安全关键技术国际合作联合实验室湖南长沙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

优化通风系统参数以降低乘客呼吸道传染病的感染风险是创造安全、舒适的地铁客室出行环境的重要途径。利用欧拉−拉格朗日数值模拟方法对地铁客室中呼吸道飞沫传播进行模拟,研究不同送风量下乘客咳嗽释放的飞沫扩散规律和时空分布特性。... 详细信息

优化通风系统参数以降低乘客呼吸道传染病的感染风险是创造安全、舒适的地铁客室出行环境的重要途径。利用欧拉−拉格朗日数值模拟方法对地铁客室中呼吸道飞沫传播进行模拟,研究不同送风量下乘客咳嗽释放的飞沫扩散规律和时空分布特性。研究结果表明:随着新风量增加,车厢通风系统对飞沫粒子的清除速度和效率也相应提高;当新风量为2000 m3/h时,仅有3.9%的飞沫在30 s内进入废排口;而当新风量为8000 m3/h时,在10 s内38.9%的粒子进入废排口;车厢内悬浮的粒子数量并非呈线性下降,而是随新风量的增加呈现复杂的变化;随着新风量提高,车厢内主导飞沫运动的气流逐渐由回风产生的气流转变为废排口产生的气流,同时,废排口气流在车厢内形成的涡流区域逐渐增大,导致部分未能快速进入废排口的部分飞沫在车厢内的悬浮时间延长;废排口附近乘客摄入粒子的比例随着新风量的增加表现出显著的差异;随着新风量的增加,在感染乘客同侧区域的乘客被感染风险逐渐减小,而在感染乘客面对区域的乘客被感染风险随着新风量的增加先增加后减小。研究结果可为制定预防地铁客室内呼吸道传染病毒空气传播的控制策略提供参考。

关键词：地铁列车新风量咳嗽飞沫数值模拟

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桥上脱轨列车姿态演变行为与倾覆风险研究

中南大学学报（自然科学版） 2024年第5期55卷 1912-1921页

作者：钟睦周伟闫宏凯梁习锋鲁寨军刘东润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 中南大学轨道交通安全关键技术国际合作联合实验室湖南长沙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 中国铁路乌鲁木齐局集团有限公司新疆乌鲁木齐830011

针对高速列车桥上脱轨后的车体姿态演变行为与倾覆风险问题,通过多体动力学方法,建立八编组整车−桥梁防护墙多体动力学模型并开展数值研究。首先,通过相同工况下多体动力学结果与有限元方法结果,对比验证本文模型的正确性。然后,通过数... 详细信息

针对高速列车桥上脱轨后的车体姿态演变行为与倾覆风险问题,通过多体动力学方法,建立八编组整车−桥梁防护墙多体动力学模型并开展数值研究。首先,通过相同工况下多体动力学结果与有限元方法结果,对比验证本文模型的正确性。然后,通过数值模拟分别研究直线空载高速列车、直线满载高速列车、曲线不同离心加速度下高速列车脱轨后的动力学演变行为。研究结果表明:桥上脱轨列车与防护墙发生撞击后,会出现明显的车轮跳起和车体大幅度侧滚现象,各车存在极大从右后向左前翻滚到线路外侧坠落的风险;桥梁曲线脱轨比直线脱轨更加危险,会出现明显的甩尾现象,离心加速度越大,甩尾现象越明显。

关键词：高速列车脱轨桥梁防护墙动力学行为多体动力学

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低真空管道磁浮列车交会激波流场特性分析

中南大学学报（自然科学版） 2024年第5期55卷 1793-1805页

作者：黄尊地伊严严常宁梁习锋周镇斌刘夕语五邑大学轨道交通学院广东江门529020 中南大学交通运输工程学院湖南长沙410075 中南大学轨道交通安全教育部重点实验室湖南长沙410075

为了解决管道列车高速运行时产生的激波等气动效应问题,通过建立三维仿真模型,针对不同阻塞比、线间距和列车外形,基于DES湍流模型,开展非稳态数值模拟研究,分析列车在低真空管道内交会时的激波流场结构、管道壁面压力、列车表面压力。... 详细信息

为了解决管道列车高速运行时产生的激波等气动效应问题,通过建立三维仿真模型,针对不同阻塞比、线间距和列车外形,基于DES湍流模型,开展非稳态数值模拟研究,分析列车在低真空管道内交会时的激波流场结构、管道壁面压力、列车表面压力。研究结果表明:随阻塞比的增大,列车前端壅塞长度增加,且正压区域压力增大,激波反射更加剧烈,尾流激波反射强度增大,激波串长度加长;阻塞比增大有助于增大激波和膨胀波的入射角,从而增大激波和膨胀波的反射次数。随线间距的增大,管道内压力波动幅度相对增大,但改变线间距对管道内激波流场结构、管道壁面压力、列车表面压力的影响不大。列车头部压力和尾部激波强度与流线型长度存在一定的关系,随着列车流线型长度的增加,列车前端壅塞长度缩短,车头前端高压区壅塞强度和车尾末端尾流区域激波反射强度均减小。

关键词：低真空管道列车交会阻塞比线间距列车外形

高功率光纤激光器反常模式不稳定效应实验研究

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中国激光 2024年第6期51卷 1-8页

作者：曾令筏文榆钧王小林王鹏奚小明杨保来张汉伟习锋杰韩凯王泽锋许晓军国防科技大学前沿交叉学科学院湖南长沙410073 国防科技大学南湖之光实验室湖南长沙410073 国防科技大学高能激光技术湖南省重点实验室湖南长沙410073

模式不稳定是限制当前高功率光纤激光器功率提升的主要因素。在近单模光纤激光器中,一般采用减小光纤弯曲直径的方法增加高阶模损耗、提升模式不稳定阈值;然而,少模光纤激光器中存在多个高阶模式,会导致动态模式不稳定(TMI)阈值随着弯... 详细信息

模式不稳定是限制当前高功率光纤激光器功率提升的主要因素。在近单模光纤激光器中,一般采用减小光纤弯曲直径的方法增加高阶模损耗、提升模式不稳定阈值;然而,少模光纤激光器中存在多个高阶模式,会导致动态模式不稳定(TMI)阈值随着弯曲直径减小而降低的反常模式不稳定现象。基于纤芯/包层直径为30/600μm的双包层掺镱光纤以及具有不同直径的光纤水冷柱,设计了一台后向泵浦的高功率光纤放大器,研究了该激光器中的反常模式不稳定现象。结果表明:当采用中心波长为976 nm的稳波长激光二极管(LD)作为泵浦源时,随着增益光纤弯曲直径由13 cm增加至16 cm,激光器的TMI阈值由1650 W提升至3740 W,提升幅度约为1.27倍,输出激光的相对亮度提升了87%。光纤弯曲直径的增加虽然会带来输出激光光束质量的轻微退化,但输出激光的相对亮度能够大幅提升。最终,结合光纤弯曲以及泵浦波长优化,实现了7.1 kW高亮度光纤激光输出,相对亮度为1293。

关键词：光纤光学光纤放大器反常模式不稳定光纤弯曲泵浦波长优化

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化爆加载装置系列化设计

含能材料 2003年第3期11卷 113-115,122页

作者：金柯习锋杨慕松周显明中国工程物理研究院流体物理研究所四川绵阳621900

简要介绍了系列化化爆加载装置的设计方法。实验结果表明 ,采用新型平面波透镜的化爆加载装置可以在标准样品材料产生 40～ 2 3 0GPa的冲击压力 ,且Φ40mm范围内击靶波形弯曲量、倾斜量都很小 ,波形轴对称性好 ,能够满足材料物态方程参... 详细信息

简要介绍了系列化化爆加载装置的设计方法。实验结果表明 ,采用新型平面波透镜的化爆加载装置可以在标准样品材料产生 40～ 2 3 0GPa的冲击压力 ,且Φ40mm范围内击靶波形弯曲量、倾斜量都很小 ,波形轴对称性好 ,能够满足材料物态方程参数、力学特性参数测量对击靶波形的高精度要求。

关键词：爆炸力学化爆加载标准材料压力力学特性击靶波形

典型金属材料熔化曲线和多相状态方程的理论计算

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典型金属材料熔化曲线和多相状态方程的理论计算

作者：习锋中国工程物理研究院

学位级别：硕士

对凝聚态物质的“压强—密度—温度”关系研究,是凝聚态物理的一个基础性课题。精确的相边界是构建实用状态方程的关键因素。大部分物质都存在从固态到液态的相变——熔化,因而熔化曲线研究在状态方程理论模型构建方面具有重要的应用价... 详细信息

对凝聚态物质的“压强—密度—温度”关系研究,是凝聚态物理的一个基础性课题。精确的相边界是构建实用状态方程的关键因素。大部分物质都存在从固态到液态的相变——熔化,因而熔化曲线研究在状态方程理论模型构建方面具有重要的应用价值和科学意义。本文重点研究典型金属材料的熔化曲线,进而在Gray三相状态方程模型基础上,利用确定的高压熔化曲线计算相关金属材料的固、液两相状态方程数据。本文通过位错熔化理论的不同解析表达式,不同的状态方程形式及其参数和不同的本构方程及其参数,计算了几类典型金属材料的高压熔化曲线,并与最新的动高压和静高压实验数据进行了比较,主要结论如下;①简单位错熔化理论解析模型计算的fcc金属Ag、Al、Cu、Ni高压熔化曲线与实验数据较好吻合,表明位错熔化理论适用于描述此类简单fcc金属的熔化过程。确定了Ag、Al、Cu、Ni四种材料状态方程、本构优化参数B、B′、G和G′。 ②对有低压固—固相变的Mg、Pb、U三种元素,用单一常态相近似的位错熔化理论解析模型计算得到其熔化曲线。计算结果表明,模型对G′很敏感,不同的G′取值对熔化曲线斜率dT/dP影响很大,选取正确的参数值G′,可以得到与实验数据较为吻合的计算结果。优化的Mg、Pb、U三种材料的G′值分别为1.7、1.25、3.0。 ③用“分段计算方法”,确定了γ-Sn常压下的熔点为436K,实现了用位错熔化理论计算β-Sn和γ-Sn的熔化曲线。通过与Sn高压熔化实验数据比较,验证了我们计算方法的合理性。用“分段计算方法”,把位错熔化理论解析模型推广到计算多晶相金属熔化曲线的计算方法目前未见国内外有报道。此方法对于其它更为复杂的多相材料是否适用,还需要进一步的理论和实验证明。 ④用位错熔化理论解析模型计算了bcc过渡金属Mo、Ta、W的熔化曲线。计算结果表明;通过合理选择参数B、B′、G和G′,位错熔化理论可以很好地解释bcc过渡金属Ta、Mo、W的动态冲击熔化数据,但与DAC实验数据存在很大的差异。用位错熔化理论计算得到这三种bcc过渡金属在冲击熔化压力附近的熔化曲线斜率dT/dP远大于基于DAC实验数据的Vacancy模型外推值。在SCG本构模型的基础上进行修正,并引入到位错熔化理论解析模型中计算了bcc过渡金属Mo、Ta、W的熔化曲线。计算结果表明,两种新的剪切模量模型的引入,并没有改善位错熔化理论解析模型对bcc过渡金属Mo、Ta、W的熔化曲线计算结果。 ⑤用位错熔化理论解析模型对熔化曲线斜率变化巨大的一类材料Na、Rb、Te的熔化曲线进行了计算。计算结果只在很低的压力范围与实验结果相吻合,在较高的压力范围与实验结果偏差巨大。表明位错熔化理论解析模型不适用于熔化曲线斜率变化巨大材料的熔化曲线计算。对于Na这类复杂的碱金属材料,其熔化曲线目前还很难用一个解析表达式描述。 ⑥基于Gray三相状态方程模型和由位错熔化理论确定的Pb、Ta、Sn的熔化曲线计算了这三种典型金属的固—液相状态方程数据,理论计算这三种材料的等温压缩线和Hugoniot线数据与实验数据较为吻合,给出了Pb(0GPa～140GPa)、Ta(0GPa～400GPa)、Sn(0GPa～85GPa)的相图。Pb材料发生冲击熔化的压力范围约为66GPa～88GPa,冲击熔化温度范围约为3777K～4595K;Ta材料发生冲击熔化的压力范围约为296GPa～357GPa,冲击熔化温度范围约为9227K～10065K;γ-Sn材料发生冲击熔化的压力范围约为48GPa～61GPa,冲击熔化温度范围约为2178K～2528K。

关键词：状态方程熔化相变位错熔化理论

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新信息新知识

思想政治课教学 1989年第6期 31-32页

作者：习锋

马恩民主建党的一个原则马克思和恩格斯参与制定的《共产主义者同盟章程》第35条规定:“中央委员会得出席代表大会,但无权表决。”这一建党原则长期被人遗忘。池文在《党校科研信息》第60期撰文,认为马恩的这一思想不是可有可无的。首先... 详细信息

马恩民主建党的一个原则马克思和恩格斯参与制定的《共产主义者同盟章程》第35条规定:“中央委员会得出席代表大会,但无权表决。”这一建党原则长期被人遗忘。池文在《党校科研信息》第60期撰文,认为马恩的这一思想不是可有可无的。首先,它反映了党内民主平等、反对迷信权威的思想。中央委员会不作为本届代表大会的代表,必须接受代表大会的监督和审查。

关键词：建党原则马恩民主平等科研信息文在规律的客观性社会规律决策功能党内民主利益差别