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基于大涡模拟的横风下高速列车非定常气动载荷特性

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铁道学报 2013年第6期35卷 13-21页

作者：刘加利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

为研究横风环境下高速列车的非定常气动载荷特性,基于大涡模拟方法建立高速列车三维绕流流动数学物理模型,研究不同横风风速及不同车速下高速列车非定常气动载荷的时域特性、频域特性、组成特性及脉动特性。计算结果表明:横风下高速列... 详细信息

为研究横风环境下高速列车的非定常气动载荷特性,基于大涡模拟方法建立高速列车三维绕流流动数学物理模型,研究不同横风风速及不同车速下高速列车非定常气动载荷的时域特性、频域特性、组成特性及脉动特性。计算结果表明:横风下高速列车气动载荷具有明显的非定常特性,简化中心的选择会影响气动力矩的非定常特性。从气动载荷的变异系数来看,侧力、侧滚力矩和摇头力矩的非定常现象随侧偏角的增加而增大,倾覆力矩与点头力矩的非定常现象随侧偏角的增加而减小,而升力的非定常现象随侧偏角的增加先增大后减小。频谱分析表明,头车非定常气动载荷的峰值频率与流线型车头、车身非定常气动载荷的峰值频率有很好的对应关系。高速列车非定常气动载荷的主要峰值频率集中在0～5Hz,这与高速列车系统本身存在的一些固有振动频率接近,存在由于横风引起列车系统共振,进而发生列车倾覆的可能性。

关键词：高速列车大涡模拟非定常气动载荷变异系数

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弧面凸轮设计与精密加工的研究

弧面凸轮设计与精密加工的研究

作者：刘加利山东理工大学

学位级别：硕士

弧面凸轮分度机构是实现高速、高精度间歇分度运动的新型传动装置,广泛应用于各种自动机械的间歇转位分度及自动生产线的步进输送机构中。弧面凸轮分度机构制造的关键是弧面凸轮的加工,数控技术的发展以及制造模式的转变提供了新的制造... 详细信息

弧面凸轮分度机构是实现高速、高精度间歇分度运动的新型传动装置,广泛应用于各种自动机械的间歇转位分度及自动生产线的步进输送机构中。弧面凸轮分度机构制造的关键是弧面凸轮的加工,数控技术的发展以及制造模式的转变提供了新的制造解决方案:弧面凸轮的快速设计与精密加工是适应用户需求的重要手段,辅以虚拟设计制造技术提供了可靠保证。本文综述了弧面凸轮分度机构研究的现状,从传统设计方法出发,采用坐标变换法推导出弧面凸轮理论廓面方程,利用其参数直纹面以及理论廓面和工作廓面互为等距曲面特性,建立了弧面凸轮参数化模型。论述了不同工况下采用的运动规律的特点,利用VC++和UG/OPEN API建立了凸轮及凸轮分度机构CAD模块,并通过实例进行廓面分析;设计弧面凸轮分度机构的各部件,建立标准件库,形成整个装配模型,建立模拟样机,对分度机构进行运动分析,形成制造前的评估。分析比较弧面凸轮常用的加工方法,基于五轴联动加工中心和加工材料的特点,改进加工工艺,采用高速加工方法,改进走刀方式,以铣刀的侧刃精加工凸轮廓面;生成刀具轨迹,并结合机床对刀轨进行后处理工作,并建立虚拟机床,利用仿真技术对加工过程进行模拟验证。论文主要工作是在Unigraphics NX支持下展开,突出先进制造技术的应用,提供了一个弧面凸轮设计制造的解决方案,具有一定的示范作用。

关键词：弧面凸轮直纹面等距曲面侧刃加工 UG

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强降雨环境下高速列车空气动力学性能

交通运输工程学报 2019年第5期19卷 96-105页

作者：于梦阁李田张骞刘加利青岛大学机电工程学院山东青岛266071 西南交通大学牵引动力国家重点实验室四川成都610031 中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛266111

为研究强降雨对高速列车空气动力学性能的影响,利用Euler-Lagrange方法建立了强降雨环境下高速列车空气动力学计算模型;空气建模为连续相,采用Euler方法描述,雨滴建模为离散相,采用Lagrange方法描述,并采用相间耦合方法对降雨环境进行模... 详细信息

为研究强降雨对高速列车空气动力学性能的影响,利用Euler-Lagrange方法建立了强降雨环境下高速列车空气动力学计算模型;空气建模为连续相,采用Euler方法描述,雨滴建模为离散相,采用Lagrange方法描述,并采用相间耦合方法对降雨环境进行模拟;分别开展列车气动性能计算及雨滴降落仿真,并与试验数据进行对比,验证计算方法的准确性;数值仿真了强降雨环境下高速列车的流场结构和气动特性。计算结果表明:随着降雨强度的增加,在雨滴的冲击作用下,流线型头型前端区域的正压逐渐增大,流线型头型后端区域的负压逐渐减小,从而导致头车气动阻力增大;降雨强度对高速列车头车气动阻力系数的影响较为显著,而对气动升力系数的影响较小;与无降雨环境相比,当降雨强度为100~500 mm·h^-1时,200 km·h^-1车速下的气动阻力系数增加0.004 0~0.020 4,气动阻力增加85~432 N,增大率为2.64%~13.46%;300 km·h^-1车速下的气动阻力系数增加0.002 7~0.013 7,气动阻力增加129~652 N,增大率为1.78%~9.05%;400 km·h^-1车速下的气动阻力系数增加0.002 3~0.009 8,气动阻力增加195~829 N,增大率为1.52%~6.49%,因此,不同车速下,气动阻力系数随着降雨强度的增加而增大,且与降雨强度近似呈线性关系;当车速为300 km·h^-1,降雨强度为100 mm·h^-1,雨滴粒径由2 mm增加为4 mm时,气动阻力系数由0.152 0增大到0.154 9,气动阻力增加138 N,增大率为1.91%,因此,高速列车气动阻力系数随着雨滴粒径的增加而增大,且与雨滴粒径近似呈线性关系。

关键词：车辆工程高速列车降雨强度气动性能连续相离散相

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高速列车车头的气动噪声数值分析

铁道学报 2011年第9期33卷 19-26页

作者：刘加利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

随着列车运行速度的提高,列车气动噪声变得越来越明显,降低气动噪声已成为控制高速列车噪声的关键之一。本文对高速列车车头气动噪声进行数值分析。首先,建立高速列车三维绕流流场的数学物理模型,分别利用标准k-ε湍流模型和大涡模拟计... 详细信息

随着列车运行速度的提高,列车气动噪声变得越来越明显,降低气动噪声已成为控制高速列车噪声的关键之一。本文对高速列车车头气动噪声进行数值分析。首先,建立高速列车三维绕流流场的数学物理模型,分别利用标准k-ε湍流模型和大涡模拟计算高速列车的外部稳态和瞬态流场。然后,基于稳态流场,利用宽频带噪声源模型计算高速列车车身表面气动噪声源;基于瞬态流场,分析车身表面脉动压力的时域及频域特性;利用Lighthill声学比拟理论,计算高速列车远场气动噪声,分析远场气动噪声的时域及频域特性。本文对研究和控制高速列车气动噪声具有一定意义。

关键词：高速列车气动噪声大涡模拟宽频带噪声源模型 Lighthill声学比拟理论

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随机风环境下高速列车运行安全评估研究

机械工程学报 2018年第4期54卷 245-254页

作者：于梦阁张骞刘加利张继业青岛大学机电工程学院中车青岛四方机车车辆股份有限公司西南交通大学牵引动力国家重点实验室

研究随机风环境下高速列车的气动特性及运行安全特性,提出一种随机风环境下高速列车运行安全的评估方法。基于Cooper理论和谐波叠加法建立任意风向角下随车移动点的脉动风速数值模拟方法,推导随机风作用下高速列车非定常气动载荷的计算... 详细信息

研究随机风环境下高速列车的气动特性及运行安全特性,提出一种随机风环境下高速列车运行安全的评估方法。基于Cooper理论和谐波叠加法建立任意风向角下随车移动点的脉动风速数值模拟方法,推导随机风作用下高速列车非定常气动载荷的计算公式;建立高速列车系统动力学模型,研究非定常气动载荷作用下高速列车的运行安全特性,获得随机风环境下高速列车安全运行的平均特征风速曲线及其置信区间。计算结果表明,在随机风环境下,高速列车的非定常气动载荷及轮重减载率具有随机特性,且近似服从正态分布;风向角越接近于90°,非定常气动载荷及轮重减载率的波动幅值越大;在相同的风向角下,MCWC随着列车速度的增加而减小;在相同的车速下,不同风向角下的MCWC由小到大的排序为90°、60°、120°、30°、150°。

关键词：高速列车随机风气动载荷运行安全风向角

企业持续经营风险分析与对策研究 ——以A公司为例

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企业持续经营风险分析与对策研究 ——以A公司为例

作者：刘加利重庆理工大学

学位级别：硕士

社会经济蓬勃发展,外部经济环境风雨飘摇,企业在正常经营过程中时时刻刻不经受着各种各样风险的考验。倘若企业自身管理欠缺,或者存在投融资、经营等方面的问题,将会削弱企业抵御风险的能力,再加上正在加快进程的世界一体化,经济贸易自... 详细信息

社会经济蓬勃发展,外部经济环境风雨飘摇,企业在正常经营过程中时时刻刻不经受着各种各样风险的考验。倘若企业自身管理欠缺,或者存在投融资、经营等方面的问题,将会削弱企业抵御风险的能力,再加上正在加快进程的世界一体化,经济贸易自由化便利化所带来的负面影响,在内外部因素的双重作用下,势必影响企业的生存。中国社科院的调研报告显示,中国公司平均寿命只有7-8年,中小企业的平均寿命更短,只有2.9年。中国的企业中,每一天有1.2万家倒闭,每一分钟有近10家企业关门,在这些企业中也不乏世界500强企业。在这个变幻莫测的复杂市场环境中,如何实现永续经营,现今已经成为所有企业都需要慎重考虑的一个问题。因此,持续经营模式下高效的风险应对策略尤其重要。一定要加强风险的事中控制,一旦发生风险,迅速做出反应,采取相应的策略体系,必能减轻风险所带来的损失,甚至挽救企业的生命。本文正是在这严峻的形式下进行研究,以期建立一套完善的持续经营风险应对方案,为处在生死边缘的企业摆脱困境、减少风险所带来的损失提供借鉴。本文核心是风险应对部分,首先在相关理论部分解析了持续经营风险应对必须遵循的一般原则,以及生存模式下根据风险的发展过程划分的持续经营风险初期的应对策略及持续经营风险恶化期的应对策略。其次,文章在对汽车经销商行业现状分析的基础上,借鉴“三因素模型”,“企业持续经营状态矩阵”相关理论对案例公司存在的潜在风险有了深刻全面地了解。最后结合应对策略理论部分,针对A实际存在的问题对症下药。以此来证明策略的实用性和灵活性。为我国其他企业如何实现永续经营提供了价值参考。

关键词：风险应对持续经营风险汽车经销商三因素模型

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岳阳市生态市建设的理论与方法

岳阳市生态市建设的理论与方法

作者：刘加利湖南大学

学位级别：硕士

随着生态市概念的提出、生态城市理论的发展和人们对可持续发展认识的深入,以追求人与自然和谐共存,社会、经济、生态同步发展为目标的生态化运动正在世界范围内蓬勃开展,生态城市的建设越来越受到人们的重视。本文在研究国内外生态城... 详细信息

随着生态市概念的提出、生态城市理论的发展和人们对可持续发展认识的深入,以追求人与自然和谐共存,社会、经济、生态同步发展为目标的生态化运动正在世界范围内蓬勃开展,生态城市的建设越来越受到人们的重视。本文在研究国内外生态城市理论、实践及研究动态的基础上,结合岳阳市现场调查和资料收集,分析了岳阳市环境质量现状,并运用生态、美学、园林、环境等多学科的理论和方法,对岳阳市生态城市的建设进行了科学研究。本文的研究内容和主要结论有(1)生态园林城市建设。以生态学理论为基本原则,根据国家园林城市建设标准,结合岳阳市现状,对岳阳市生态园林城市建设进行规划。规划中注重城市生态体系的建立,注重保持生态平衡、保护生物多样性,通过建设城市绿化大环境,达到人与社会、环境的和谐;(2)城市绿地规划指标体系研究。城市绿地规划是城市总体规划重要组成部分,城市绿地指标体系是进行城市绿地规划的重要依据。本文根据国内外绿地规划指标,结合岳阳市的实际,对岳阳市城市绿地规划指标体系进行了较详尽的研究,最后提出岳阳市城市绿地规划指标体系;(3)生态市建设指标体系研究。生态市建设指标体系是生态市建设的一个关键问题,本文对生态市建设的基本情况进行了概述,并根据国家颁发的生态市建设指标和指标值,结合岳阳市的实际情况,研究了岳阳市的生态市建设指标体系,提出了适合岳阳市生态市建设的指标和指标值,为岳阳市生态市建设提供科学合理的参考依据;(4)抗污净化林体系及绿地设计。城市绿地系统作为生态城市的重要组成部分,具有供氧吸碳、滞尘吸污、减噪、固土保水、净化水体、治理病虫害等生态功能,对丰富城市景色、增加空间层次感和美化市容市貌等有重要作用。本文对岳阳市抗污净化林体系的建设和绿地设计提出了建议。

关键词：生态园林绿地规划生态体系指标体系城市绿地生态市建设指标岳阳市

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强风雨环境下高速列车空气动力学性能研究

机械工程学报 2020年第4期56卷 185-192页

作者：于梦阁李海庆刘加利李田青岛大学机电工程学院青岛266071 青岛大学自动化与电气工程学院系统科学博士后流动站青岛266071 中车青岛四方机车车辆股份有限公司青岛266111 西南交通大学牵引动力国家重点实验室成都610031

为研究强风雨环境对高速列车空气动力学性能的影响,利用Lagrangian discrete phase model模拟雨滴在空气中的运动,并考虑空气与雨滴之间的相互作用,采用相间耦合方法实现强风雨环境模拟。通过开展强风环境下高速列车空气动力学计算及重... 详细信息

为研究强风雨环境对高速列车空气动力学性能的影响,利用Lagrangian discrete phase model模拟雨滴在空气中的运动,并考虑空气与雨滴之间的相互作用,采用相间耦合方法实现强风雨环境模拟。通过开展强风环境下高速列车空气动力学计算及重力作用下的雨滴降落计算,验证计算模型的准确性。在此基础上,开展不同侧偏角、不同降雨强度条件下的高速列车风-雨两相流计算,研究强风雨环境下高速列车的流场特性及气动载荷特性。计算结果表明:当侧偏角相同时,随着降雨强度的增加,受雨滴撞击的影响,头车迎风侧的正压有所增大,头车背风侧的负压有所增大,列车横向气动性能恶化。强风雨环境下,气动载荷系数随着侧偏角和降雨强度的增加而增大,且近似与降雨强度成线性关系。当侧偏角相同时,气动载荷系数增加百分比随着降雨强度的增加而增大;当降雨强度相同时,气动载荷系数增加百分比随着侧偏角的增加而减小。强风雨环境下,高速列车气动载荷系数可以近似拟合为关于侧偏角和降雨强度的二次多项式,且降雨强度的二次项可以忽略不计。

关键词：高速列车降雨强度气动性能离散相侧偏角

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中国高速列车气动减阻优化综述

交通运输工程学报 2021年第1期21卷 59-80页

作者：李田戴志远刘加利吴娜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 中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛266111 中车长春轨道客车股份有限公司吉林长春130062

研究了中国高速列车气动减阻优化进展,总结了典型部件的压力分布特性与各部件在列车气动阻力中的贡献占比,评析了惰行试验、风洞试验与数值模拟3种列车气动阻力研究方法,论述了和谐号、复兴号等系列列车头型气动性能的差异,阐述了高速... 详细信息

研究了中国高速列车气动减阻优化进展,总结了典型部件的压力分布特性与各部件在列车气动阻力中的贡献占比,评析了惰行试验、风洞试验与数值模拟3种列车气动阻力研究方法,论述了和谐号、复兴号等系列列车头型气动性能的差异,阐述了高速列车头型气动减阻优化方法与技术,梳理了转向架区域、车端连接处、受电弓及导流罩等局部不平顺区域的气动减阻措施,归纳了适用于高速列车的前沿减阻技术。研究结果表明:数值模拟和风洞试验各有优缺点,经过风洞试验有效验证的数值模拟是准确计算列车气动阻力的有效途径;列车气动阻力中贡献占比的主要部件为头车、尾车、转向架、受电弓与车端连接处;由于现有高速列车的高度流线化,头型优化较难实现大幅度的减阻,改善转向架区域裙板、设计全包外风挡与优化受电弓和导流罩外形是进一步减阻的有效措施;减阻降噪、提升运行平稳性和舒适性等多目标优化是列车头型设计的发展趋势,通过直接寻优计算或者代理模型寻优计算能够提高优化效率与降低优化设计成本;未来应重点研究高速列车的仿生表面微结构、吹吸气流动控制、等离子体减阻与涡流发生器减阻技术,实现中国高速列车的绿色、节能、高速化发展。

关键词：高速列车减阻优化空气动力学气动阻力数值模拟