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横风作用下铁路货车篷布气动力数值模拟计算

中南大学学报（自然科学版） 2015年第2期46卷 728-735页

作者：熊小慧梁习锋金琦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

基于三维、不可压、定常Navier-Stokes方程和k-ε双方程湍流模型,采用零厚度壁面模拟货车篷布,建立横风作用下篷布内外空间三维流场计算模型,对铁路货车D型篷布所受气动升力进行数值模拟计算;分析货车在大风地区运行时,横风风速、货物... 详细信息

基于三维、不可压、定常Navier-Stokes方程和k-ε双方程湍流模型,采用零厚度壁面模拟货车篷布,建立横风作用下篷布内外空间三维流场计算模型,对铁路货车D型篷布所受气动升力进行数值模拟计算;分析货车在大风地区运行时,横风风速、货物装载高度、货物装载形状以及货物沉降对其气动力的影响,得到篷布在不同工况下所受气动载荷。研究结果表明：当列车速度一定时,篷布所受到的气动升力系数近似与横风风速成正比;篷布所受气动升力随着货车装载高度的增加而显著增加,超车帮为0.7 5 m时篷布受到的升力系数比超车帮为0.4 5 m时大2 8%;超车帮装载（圆弧顶）时,篷布受到的气动升力系数比不超车帮装载（三角型顶）时大2 8.3%;当篷布和货物之间间隙处于0.0 2~0.1 2 m之间时,随间隙增大,篷布所受气动升力增大,间隙为0.1 2 m时的篷布气动升力系数比间隙为0.0 2 m时大1 4.5%;数值计算与试验结果相对误差7.1%,证明了数值计算方法的正确性。

关键词：货车篷布横风气动升力数值模拟

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高速动车百叶窗空气流向流速实车试验研究

中国铁道科学 2004年第2期25卷 56-60页

作者：梁习锋武传田中南大学高速列车研究中心湖南长沙410075

提出以叶轮式风速表作为百叶窗空气流向及流速传感元件,以霍尔开关作为风速表叶轮转速传感元件的试验方法。在室外环境温度平均为3℃～5℃的测试条件下,列车运行速度到250km·h-1时风机大部分时间为半频工作,250km·h-1～280km·h-1时采... 详细信息

提出以叶轮式风速表作为百叶窗空气流向及流速传感元件,以霍尔开关作为风速表叶轮转速传感元件的试验方法。在室外环境温度平均为3℃～5℃的测试条件下,列车运行速度到250km·h-1时风机大部分时间为半频工作,250km·h-1～280km·h-1时采用2 3频方式工作。试验结果表明:所提出动力车百叶窗空气流向和流速试验方法满足实车测量要求;一位百叶窗处于有效工作状态;风机半频工作状态下的百叶窗风向变换的车辆运行临界速度为210km·h-1;动力车作为尾车时,一位百叶窗空气风向及风速与列车运行速度基本无关。

关键词：高速列车动车百页窗空气流向流速实车试验

环境风与列车交会耦合作用下磁浮列车横向气动性能

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中南大学学报（自然科学版） 2007年第4期38卷 751-757页

作者：梁习锋沈娴雅中南大学轨道交通安全教育部重点实验室湖南长沙410075

采用三维、可压、非定常N-S方程,用动网格技术实现列车与地面、环境风与列车之间的相对运动,对不同风速、风向环境风作用下,磁浮列车以430 km/h速度等速交会时列车横向气动性能进行数值分析。研究结果表明：当风向角为135°时,磁浮列车... 详细信息

采用三维、可压、非定常N-S方程,用动网格技术实现列车与地面、环境风与列车之间的相对运动,对不同风速、风向环境风作用下,磁浮列车以430 km/h速度等速交会时列车横向气动性能进行数值分析。研究结果表明：当风向角为135°时,磁浮列车受到的交会压力波幅值最大;头车和尾车横向力在风向角分别为270°和225°时最大,分别为-172.5 kN和77.4 kN;头、尾车侧滚力矩均在风向角为90°时最大,分别为-226.7 kN·m和-203.7 kN·m;在90°风向角下,风速增大,列车受到的横向力和侧滚力矩增大,横向力近似与风速的0.8次方成正比,而侧滚力矩约与风速的1.3-1.5次方成正比。

关键词：磁浮列车交会压力波横向气动性能

高速列车外形的气动性能数值计算和头部外形的改进

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计算力学学报 2003年第5期20卷 631-635页

作者：张经强梁习锋北方工业大学科研处北京100041 中南大学高速列车研究中心湖南长沙410075

运用流体力学数值计算软件 CFX对我国 2 0 0 km/ h电动旅客列车的空气动力性能进行了数值模拟计算 ,针对列车气动外形存在的问题 ,对列车头部外形进行了改进 ,并提出了三种列车头部外形改进方案且对其进行了数值模拟研究。计算结果表明 ... 详细信息

运用流体力学数值计算软件 CFX对我国 2 0 0 km/ h电动旅客列车的空气动力性能进行了数值模拟计算 ,针对列车气动外形存在的问题 ,对列车头部外形进行了改进 ,并提出了三种列车头部外形改进方案且对其进行了数值模拟研究。计算结果表明 ,方案三优于其它两种方案。

关键词：高速列车头部外形气动性能数值计算结构改进旅客列车

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光学系统中白宝石分光镜的热变形像差分析

中国激光 2012年第10期39卷 1-5页

作者：周琼姜宗福习锋杰国防科学技术大学光电科学与工程学院湖南长沙410073

以光学系统中的白宝石分光镜为研究对象,利用有限元方法和Zernike多项式对其热变形像差进行了计算和拟合,分别对入射激光的反射相移和信标光的透射相移进行了研究和分析。入射激光的反射相移的主要像差为离焦项;信标光的透射相移的主要... 详细信息

以光学系统中的白宝石分光镜为研究对象,利用有限元方法和Zernike多项式对其热变形像差进行了计算和拟合,分别对入射激光的反射相移和信标光的透射相移进行了研究和分析。入射激光的反射相移的主要像差为离焦项;信标光的透射相移的主要像差包含离焦项和主球差项,而主球差的引入主要是由于在激光入射区域边界上轴向温度分布的不均匀性。利用像差比率γnm直观反映入射激光的吸收功率与反射激光和透射信标光的像差的关系,对入射激光而言,其离焦比率γ20=0.0393;对信标光而言,其离焦比率γ20=-0.0011,主球差比率γ40=-0.0033。

关键词：光学设计光学系统白宝石分光镜热变形像差 Zernike多项式

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横风作用下货车篷布结构强度计算

中南大学学报（自然科学版） 2012年第8期43卷 3280-3286页

作者：熊小慧梁习锋中南大学轨道交通安全教育部重点实验室湖南长沙410075 中南大学交通运输工程学院湖南长沙410075

采用基于CFD和CSD的准静态耦合方法对横风作用下货车篷布结构强度进行分析。首先建立横风作用下货车篷布数值模拟计算模型,得到不同运行工况下货车篷布表面压力分布;随后建立篷布索膜结构强度计算模型,以篷布表面压力分布为加载载荷,运... 详细信息

采用基于CFD和CSD的准静态耦合方法对横风作用下货车篷布结构强度进行分析。首先建立横风作用下货车篷布数值模拟计算模型,得到不同运行工况下货车篷布表面压力分布;随后建立篷布索膜结构强度计算模型,以篷布表面压力分布为加载载荷,运用非线性有限元分析方法对不同运行工况下的篷布强度进行数值模拟计算。研究结果表明:货车以速度120 km/h在大风地区运行,当横风风速小于41.4 m/s时,采用双层焊接结构的无网篷布所受最大主应力小于篷布许用应力;当横风风速小于54 m/s时,采用双层焊接结构的有防风网篷布所受最大主应力小于篷布许用应力,满足篷布安全运行要求;篷布顶面和篷布网眼位置的最大位移和最大主应力随着货车运行速度和横风风速的增加而增大,横风风速对篷布最大位移和最大主应力的影响大于货车速度对其的影响。

关键词：货车篷布横风气动力结构强度

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风区路堤台阶式边坡优化设计

华中科技大学学报（自然科学版） 2016年第2期44卷 112-117页

作者：牛纪强梁习锋中南大学交通运输工程学院湖南长沙410075

基于三维定常不可压缩雷诺时均N-S方程和κ-ε双方程湍流模型,对在20m/s风速下10m高路堤上以300km/h车速运行的三车编组高速列车气动性能进行了模拟,并对路堤边坡结构形式进行了设计与优化.数值算法经验证与试验规律基本一致,幅值相差... 详细信息

基于三维定常不可压缩雷诺时均N-S方程和κ-ε双方程湍流模型,对在20m/s风速下10m高路堤上以300km/h车速运行的三车编组高速列车气动性能进行了模拟,并对路堤边坡结构形式进行了设计与优化.数值算法经验证与试验规律基本一致,幅值相差不超过10%.结果表明：路堤两侧设计成台阶对于改善列车气动性能效果显著.位于路堤不同线路上列车气动力和力矩随边坡台阶高度变化规律基本一致;各节车对应的相对最优台阶高度以及其所受气动力及力矩随台阶高度变化规律存在明显差异;台阶高度在3~5m间的边坡设计对改善路堤上运行的列车气动性能具有明显效果.边坡两侧顶部设计成台阶有效改善了列车气动性能;路堤边坡底部设计成高度相对较大的台阶对路堤上运行的列车气动性能有一定改善.

关键词：路堤台阶式边坡气动性能优化设计高速列车

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列车气动性能评估参数研究

中国铁道科学 2003年第1期24卷 38-42页

作者：梁习锋田红旗中南大学高速列车研究中心湖南长沙410075

列车外形对列车气动性能起决定性作用。以往常采用长度法定义的长细比(长度长细比)来评估不同头部外形气动性能,这种方法在车身横截面积相同的情况下,致使长度相同外形不同的流线型车头具有相同的长细比而无法进行比较。针对这一情况,... 详细信息

列车外形对列车气动性能起决定性作用。以往常采用长度法定义的长细比(长度长细比)来评估不同头部外形气动性能,这种方法在车身横截面积相同的情况下,致使长度相同外形不同的流线型车头具有相同的长细比而无法进行比较。针对这一情况,对不同外形系列的流线型列车开展了风洞实验研究,在此基础上提出了一组新的列车气动性能评估参数-整体长细比和宽细比。整体长细比考虑了车头流线型部分水平面投影形状(水平长细比)和纵向对称面投影形状(纵向长细比)对空气阻力的影响,宽细比则综合了长度长细比和车头流线型部分水平面投影形状对列车交会压力波的影响。研究结果表明该组评估参数能较好地反映出端车流线型外形对列车气动阻力和交会空气压力波幅值的影响。

关键词：评估参数高速列车气动性能风洞实验列车空气动力学列车外形

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真空管道交通列车气动阻力数值分析

机械工程学报 2019年第18期55卷 165-172页

作者：黄尊地梁习锋常宁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长沙410075 五邑大学轨道交通学院江门529020

高速铁路进一步提速会面临巨大能耗、气动噪声和横风失稳等问题,构建真空环境形成管道运输可以很好地解决以上运营问题。依据最小空间尺寸计算克努森数判断真空管道内流体流动状态,考虑三维非定常可压缩效应建立列车和真空管道耦合的真... 详细信息

高速铁路进一步提速会面临巨大能耗、气动噪声和横风失稳等问题,构建真空环境形成管道运输可以很好地解决以上运营问题。依据最小空间尺寸计算克努森数判断真空管道内流体流动状态,考虑三维非定常可压缩效应建立列车和真空管道耦合的真空空气动力学计算模型,分析列车运行速度、真空管道真空度、阻塞比和环境温度对列车气动阻力的影响。研究表明,列车运行气动阻力与运行速度成抛物线递增关系,与管道压力成线性递增关系,与阻塞比成线性递增关系,与环境温度成线性递增关系;列车运行速度越高,真空管道真空度越低,阻塞比越高,环境温度越高,列车运行气动阻力越大。研究成果为克努森数特征长度的取值、真空管道内流体流动状态的判断、真空空气动力学数值计算的开展和真空管道交通列车气动阻力的分析提供理论依据。

关键词：真空管道交通气动阻力运行速度真空度阻塞比环境温度

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