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Numerical simulation of formaldehyde distribution characteristics in the high-speed train cabin

Building Simulation 2024年第2期17卷 285-300页

作者： Fan Wu Hang Dong Chao Yu hengkui li Qingmin Cui Renze Xu Key Laboratory of Traffic Safety on Track Ministry of EducationSchool of Traffic&Transportation EngineeringCentral South UniversityChangshaHunan410075China Joint International Research Laboratory of Key Technologies for Rail Traffic Safety ChangshaHunan410075China National&Local Joint Engineering Research Center of Safety Technology for Rail Vehicle ChangshaHunan410075China School of Software Henan University of EngineeringZhengzhouHenan451191China

The global concern over indoor air pollution in public vehicles has grown *** a focus on enhancing passengers’comfort and health,this study endeavors to investigate the distribution characteristics of formaldehyde within a high-speed train cabin by employing a computational fluid dynamics(CFD)model which is experimentally validated in a real cabin *** research focuses on analyzing the impact of air supply modes,temperature,relative humidity,and fresh air change rate on the distribution and concentration of *** results demonstrate that the difference in average formaldehyde concentration between the two air supply modes is below 1.3%,but the top air supply mode leads to a higher accumulation of formaldehyde near the sidewalls,while the bottom air supply mode promotes a more uniform distribution of ***,the temperature,relative humidity,and fresh air change rate are the primary factors affecting formaldehyde concentration levels,but they have modest effects on formaldehyde’s distribution pattern within the *** the temperature and relative humidity increase,the changes in formaldehyde concentrations in response to variations in these factors become more ***,the formaldehyde concentration may surpass the standard limit of 0.10 mg/m^(3)if the fresh air change rate falls below 212 m^(3)/*** research provides a systematic approach and referenceable results for exploring formaldehyde pollution in high-speed train cabins.

关键词： indoor air pollution formaldehyde CFD simulation high-speed train ventilation

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Quantitative measurement and application of droplets on physical surfaces based on liF technology

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Transportation Safety and Environment 2024年第2期6卷 104-113页

作者： Fan Wu Shuaixiong Zhou Qingmin Cui Renze Xu hengkui li Chao Yu Key Labor atory of Traffic Safety on Track of Ministry of Education School of Traffic&Transportation EngineeringCentr al South Univ ersityChangsha 410075HunanChina Joint International Research Laboratory of Key Technologies for Rail Traffic Safety School of Traffic&Transportation EngineeringCentral South UniversityChangsha 410075HunanChina School of software Henan University of EngineeringZhengzhou 451191HenanChina National&Local Joint Engineering Research Center of Safety Technology for Rail Vehicle School of Traffic&Transportation EngineeringCentral South UniversityChangsha 410075HunanChina

Contaminated surfaces play a significant role in the transmission of respiratory infectious *** address this issue,we pre-sented a novel quantitative detection method for droplets on physical surfaces,based on the laser-induced fluorescence *** proposed detection method was demonstrated in a realistic high-speed train compartment scenario by simulating the process of droplet release during passengers’breathing and *** experimental results showed that this method could offer high precision(10-1 mg/m^(2))for detecting minute substance concentrations,and its ease of operation makes it suitable for complex en-gineering *** results also revealed that under the combined effects of the indoor airflow and breathing airflow,the range of droplets released by breathing activity exceeded two rows in front of and behind the release ***,we observed that a large number of droplets settled on the seat surfaces on both sides of the same row as the releaser,with over 36%of these droplets concentrated on the backrest area of the *** the respiratory jet velocity increased,the location with the most sed-iment droplets(accounting for 8%of the total sedimentation)occurred on the seat directly in front of the releaser,and approximately 48% of the droplets were found on the back of this *** proposed method overcomes the shortcomings of existing experimental methods in quantitatively capturing the motion characteristics of droplets in complex flow fields.

关键词： quantitative measurement sediment droplets physical surfaces fluorescence measurement high-speed train compart-ment

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Research and development of prevention and control measures on the transmission of pathogens in compartments of passenger transport

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Transportation Safety and Environment 2024年第1期6卷 1-7页

作者： Hongqi Tian Tiantian Wang Lei Xu Miao Sha Shujun Chen Zeyun Yang Yan Zhu Dawei Chen hengkui li Lei Zhang Bosen Qian Xudong Tian Key Laboratory of Traffic Safety on Track of Ministry of Education School of Traffic&Transportation EngineeringCentral South UniversityChangshaHunan 410075China CRRC Qingdao Sifang Co. Ltd.QingdaoShandong 266111China CRRC Changchun Railway Vehicles Co. Ltd.ChangchunJilin 130062China CRRC Tangshan Co. Ltd.TangshanHebei 064000China CRRC Industrial Research Institute(Qingdao)Co. Ltd.QingdaoShandong 266109China

Contagious pathogens like COVID-19 transmitted via respiratory droplets spread effortlessly in the passenger compartments of transport,significantly jeopardizing passengers’safety when taking public *** date,studies on the fundamental theories of airborne droplet transmission and the engineering application of decontamination techniques are insufficient for the prevention and control of pathogens transmitting in the compartments of passenger *** is essential to systematically investigate the control approaches to restrain pathogens from transmitting in passenger ***,a theoretical framework for calculating the transmission of pathogens in a complex compartment environment was proposed,and experimental platforms that satisfy the Biosafety Level-2 Laboratory safety level for compartment environment simulations were built based on a set of real train *** these bases,numerical investigations on the motion of pathogen-laden droplets were conducted,and decontamination techniques were examined ***,control measures on the pathogen transmission and pathogen decontamination schemes were ***,highly efficient decontamination devices were developed,and coping strategies for epidemic emergencies were *** outcomes provide theoretical and technical support for developing the next generation of transportation and the prevention and control measures cooperatively considering regular and pandemic times.

关键词： contagious pathogen airborne transmission passenger compartment of transport decontamination technique

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基于连续交叉小波相干分析和自适应CYCBD的轴承故障诊断

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振动与冲击 2023年第21期42卷 17-28页

作者：杨岗秦礼目吕琨李恒奎西南交通大学机械工程学院成都610031 中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛266109

最大二阶循环平稳指标盲解卷积(maximum second-order cyclostationarity blind deconvolution,CYCBD)能从强背景噪声信号中恢复周期脉冲,是轴承故障诊断的有效方法。故障特征频率是CYCBD的关键参数,由于滚动轴承存在制造误差、滚子滑... 详细信息

最大二阶循环平稳指标盲解卷积(maximum second-order cyclostationarity blind deconvolution,CYCBD)能从强背景噪声信号中恢复周期脉冲,是轴承故障诊断的有效方法。故障特征频率是CYCBD的关键参数,由于滚动轴承存在制造误差、滚子滑移等现象,导致真实的故障特征频率与理论值存在偏差,降低了CYCBD的有效性。同时,故障轴承测试信号中含有大量噪声和谐波干扰,也降低了CYCBD的故障特征提取能力。对此,提出了一种基于连续交叉小波相干分析和自适应CYCBD的轴承故障诊断方法,首先,利用正常轴承、故障轴承测试信号的交叉小波相干分析获取轴承故障共振频带。其次,基于3种归一化的周期检测指标提出一种新的周期检测技术以获取真实的轴承故障特征频率。最后,基于轴承故障共振频带信号和真实轴承故障特征频率进行CYCBD滤波,并针对滤波信号进行Teager能量算子解调分析得到能量频谱,从而进行轴承故障诊断。仿真信号和高速列车牵引电机轴承试验信号的分析结果表明,该方法能够有效识别轴承故障特征,且优于传统的CYCBD方法。

关键词：最大二阶循环平稳指标盲解卷积方法(CYCBD) 连续交叉小波相干分析轴承故障周期检测技术高速列车牵引电机轴承故障诊断

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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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高速列车车体铝合金抗应力腐蚀性能

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西南交通大学学报 2013年第3期48卷 500-506页

作者：江超陈辉王晓敏马纪军李恒奎西南交通大学四川省先进焊接及表面工程技术研究中心四川成都610031 唐山轨道客车有限责任公司河北唐山063035 南车四方机车车辆股份有限公司山东青岛266000

为了确定高速列车常用5、6、7系列铝合金部件的安全可靠性,采用恒载荷方法和恒位移方法研究了其应力腐蚀开裂敏感性,对试样进行机械切口并预制疲劳裂纹,在施力点施加恒定载荷或恒位移后进行腐蚀试验.通过相同加载对比实验发现:3种系列... 详细信息

为了确定高速列车常用5、6、7系列铝合金部件的安全可靠性,采用恒载荷方法和恒位移方法研究了其应力腐蚀开裂敏感性,对试样进行机械切口并预制疲劳裂纹,在施力点施加恒定载荷或恒位移后进行腐蚀试验.通过相同加载对比实验发现:3种系列铝合金中,7N01P-T4临界应力强度因子值低于11.238 MPa.m1/2,应力极限值低于224.3 MPa,抗应力腐蚀性能比5083P-H111、6005A-T6差,但均满足使用要求;应力腐蚀阴极反应而导致的氢脆在裂纹源区附近呈现典型的应力腐蚀特征,在疲劳区附近表现氢致开裂特征,与实际断口上直线沟槽分布状况相符.

关键词：铝合金车体应力腐蚀恒载荷加载氢致开裂

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多腔壁板铝型材挤压过程数值模拟及模具优化

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机械工程学报 2011年第22期47卷 61-68页

作者：徐磊赵国群张存生陈浩李恒奎山东大学液固结构演变与加工教育部重点实验室济南250061 南车青岛四方机车车辆股份有限公司青岛266111

挤压模具在铝型材挤压生产中起着至关重要的作用,挤压模具设计的优劣直接影响挤压产品的质量。然而实际生产中,挤压模具的设计更多依赖传统设计经验,需要多次试模和修模,无法满足产品开发需求。以典型的多腔壁板铝型材为例,应用UG建立... 详细信息

挤压模具在铝型材挤压生产中起着至关重要的作用,挤压模具设计的优劣直接影响挤压产品的质量。然而实际生产中,挤压模具的设计更多依赖传统设计经验,需要多次试模和修模,无法满足产品开发需求。以典型的多腔壁板铝型材为例,应用UG建立分流组合模几何模型,采用基于任意拉格朗日—欧拉(Arbitrary Largrang-Euler,ALE)算法的HyperXtrude软件对多腔壁板铝型材的挤压成形过程进行数值模拟,获得挤压过程中速度场、温度场、应力场及金属流动情况。针对初始模具设计的不足,提出多腔壁板铝型材挤压模具优化三步曲(开设引流槽、增设阻流块、优化工作带),有效地解决了初始模具设计中速度分布不均的问题。利用数值模拟方法可以优化模具结构,提出的多腔壁板铝型材挤压模具优化三步曲对同类铝型材挤压模具结构设计具有一定的指导意义。

关键词：多腔壁板数值模拟模具优化三步曲

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地铁列车客室乘员咳嗽飞沫传播规律研究

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铁道科学与工程学报 2023年第12期20卷 4529-4540页

作者：伍钒李旋崔清民李恒奎范志强徐任泽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 河南工程学院软件学院河南郑州451191

呼吸道传染性疾病的频发引起了公众对公共交通工具内部环境卫生安全的极大关注。地铁客室由于密闭性较高且乘员密度较大,携带病原体的飞沫在客室内气流的作用下可能迅速扩散与传播,因而客室乘员存在感染的风险。合理设计客室内气流组织... 详细信息

呼吸道传染性疾病的频发引起了公众对公共交通工具内部环境卫生安全的极大关注。地铁客室由于密闭性较高且乘员密度较大,携带病原体的飞沫在客室内气流的作用下可能迅速扩散与传播,因而客室乘员存在感染的风险。合理设计客室内气流组织,降低呼吸道传染疾病交叉感染风险是亟待解决的关键问题。基于欧拉-拉格朗日方法,使用具有完整风道和高度还原的地铁客室模型,构建通过试验验证的地铁客室内飞沫传播仿真方法。探索典型地铁列车客室复杂流场中呼吸道飞沫的传播规律,研究了在不同位置乘客咳嗽释放的飞沫扩散规律与时空分布特性。研究结果表明,列车客室气流组织对小粒径飞沫的运动起主导作用,不同位置释放的飞沫在传播范围与扩散速度方面呈现较大差异。在客室端部释放的飞沫,主要在释放源附近循环运动,88.56%的飞沫长时间悬浮和循环,使该区域乘客有较长的暴露时间和较大的感染风险;客室中部释放的飞沫扩散范围较广,16s纵向输运距离可达7m;客室顶部空调机组集中回风口附近形成较强的向上气流,使该区域94.1%的咳嗽飞沫在4.5s被吸入回风口,有通过空调机组混合腔弥散至客室的可能。本研究结果为优化地铁列车送风系统结构、设计客室气流组织,从而降低客室内呼吸道传染病交叉感染风险提供重要参考。

关键词：地铁列车空调系统咳嗽飞沫流动控制数值仿真

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时效应力对7A04铝合金二级时效力学及剥落腐蚀性能的影响

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材料导报 2019年第12期33卷 2025-2029页

作者：李虎赵君文王超群郭安李恒奎戴光泽西南交通大学材料科学与工程学院成都610031 扬州丰泽轨道交通科技有限公司扬州225200 中车青岛四方机车车辆股份有限公司青岛266111 中国金属学会四川铸造学会

通过力学性能测试、XRD物相分析、拉伸断口形貌分析、剥落腐蚀性能评估等试验,研究了时效应力对7A04铝合金二级时效力学及剥落腐蚀性能的影响。结果表明:时效应力为100~300MPa时,7A04铝合金的强度和硬度有所增加;当时效应力为200MPa时,... 详细信息

通过力学性能测试、XRD物相分析、拉伸断口形貌分析、剥落腐蚀性能评估等试验,研究了时效应力对7A04铝合金二级时效力学及剥落腐蚀性能的影响。结果表明:时效应力为100~300MPa时,7A04铝合金的强度和硬度有所增加;当时效应力为200MPa时,合金的Rm、Rp0.2和布氏硬度分别达652.3MPa、588.5MPa和178HB,相比于无应力二级时效分别提高了4.47%、3.94%和5.95%,而塑性变化不大;随时效应力的增大,时效试样组织中MgZn2析出相含量增加,并且其断裂方式发生改变;适当的时效应力可降低7A04铝合金剥落腐蚀敏感性,时效应力为200MPa时,合金抗剥落腐蚀性能最优,抗剥落腐蚀等级为EA。

关键词： 7A04铝合金时效应力二级时效剥落腐蚀性能

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动车组轴承轨旁声学故障诊断研究综述

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轴承 2022年第11期 1-7页

作者：李恒奎卫昱乾杨岗中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛266111 西南交通大学唐山研究生院河北唐山063000 西南交通大学机械工程学院成都610031

轴承声学故障诊断技术具有对列车无侵入性,传感器安装、维护费用低的优点,在动车组轴承故障诊断中有广阔应用空间。阐述了基于声学信号的轴承故障及轨旁声学故障诊断技术运用中的信号畸变、多声源和噪声强的三大技术难点,从时域分析、... 详细信息

轴承声学故障诊断技术具有对列车无侵入性,传感器安装、维护费用低的优点,在动车组轴承故障诊断中有广阔应用空间。阐述了基于声学信号的轴承故障及轨旁声学故障诊断技术运用中的信号畸变、多声源和噪声强的三大技术难点,从时域分析、频域分析方面总结了轴承故障声学信号降噪、特征分离、特征识别算法的国内外研究和应用进展情况,提出时频分析方法与人工智能技术相结合进行轨旁轴承声学故障诊断、轴承精准寿命预测和健康管理是轴承声学故障诊断研究的发展趋势。

关键词：滚动轴承电动车组声发射信号故障诊断特征提取监测系统

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