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力学与实践 2018年第5期40卷 495-502页

作者：郭易单东日郭迪龙杨国伟杜健齐鲁工业大学(山东省科学院)机械与汽车工程学院济南250353 中国科学院力学研究所流固耦合系统力学重点实验室北京100190 中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛266111

利用动模型实验方法,主要研究列车头型横截面变化对初始压缩波的影响。结果表明,在列车最大横截面积和流线型部分长度相同的情况下,列车头部流线型部分的平均横截面积和截面变化率均会对初始压缩波的压力峰值产生影响,平均横截面积决定... 详细信息

利用动模型实验方法,主要研究列车头型横截面变化对初始压缩波的影响。结果表明,在列车最大横截面积和流线型部分长度相同的情况下,列车头部流线型部分的平均横截面积和截面变化率均会对初始压缩波的压力峰值产生影响,平均横截面积决定了初始压缩波形成时的强度大小,截面变化率则通过影响初始压缩波的压力梯度,决定在隧道传播过程中初始压缩波压力峰值的衰减程度。

关键词：高速列车动模型实验隧道初始压缩波截面变化

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几何外形参数对高速列车气动效应影响的动模型实验研究

几何外形参数对高速列车气动效应影响的动模型实验研究

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作者：郭易齐鲁工业大学

学位级别：硕士

动模型实验是高速列车实验研究的重要组成部分,由于受到实验条件的限制,高速列车模型实验中,其缩比模型的编组状态一般为两编组或三编组,而实际线上运行的高速列车为八编组或十六编组。编组状态的不同是否会对高速列车的气动效应产生影... 详细信息

动模型实验是高速列车实验研究的重要组成部分,由于受到实验条件的限制,高速列车模型实验中,其缩比模型的编组状态一般为两编组或三编组,而实际线上运行的高速列车为八编组或十六编组。编组状态的不同是否会对高速列车的气动效应产生影响,缩短编组长度的高速列车模型能否准确模拟实车周围的流畅,这是值得关注的问题。另外,随着我国高速列车的持续运营普及,多种高速列车的头型不断出现,不同头型的高速列车在隧道内运行时会产生强度不同的隧道压力波,高速列车与隧道的耦合气动效应引起了人们的重视。本文利用动模型实验,对比分析编组长度、头型等的高速列车几何外形参数对其气动效应的影响,主要内容包括:(1)利用中国标准动车组CR400AF的高速列车1:8实验模型进行三编组编组的列车风动模型实验,测量列车明线运行时,轨道旁的列车风,对比分析高速列车的编组长度对列车风的影响。结果表明,列车模型编组长度主要影响其长宽比,长宽比不同的列车模型表现出不一样的列车风特征。长宽比越小的列车模型在近尾迹区有一个距离车尾更近且更窄的列车风峰值:八编组的列车风风速最大,五编组和六编组的次之,三编组、四编组和七编组的最大列车风风速基本相同;在近尾迹区,列车风的变化特征呈现出明显的分组特征:三编组和七编组的变化规律相似,五编组和六编组的波峰位置相同,四编组和八编组的列车风曲线变化最为同步。此外,列车风峰值并不局限于在尾迹区中出现,随着列车编组长度增加,列车风峰值会在列车的车尾前出现。利用CR400AF三编组列车模型和与CR400AF列车模型头型相似、车体宽度相同,车体高度较高的列车模型进行列车风动模型实验,对比分析车体高度对轨道旁列车风的影响。结果表明,车体高度的差异不会对列车风风速产生明显影响,但车体较高的列车模型出现列车风峰值的位置比车体较矮的列车模型更加远离车尾。(2)利用CR400AF高速列车模型进行三编组编组明线运行时稳态表面压力、气动阻力的动模型实验测试。得到了列车编组长度对车体表面压力的分布和气动阻力分布的影响。结果表明:编组长度对车体表面纵向对称面轮廓线上的压力分布和头尾车的气动阻力系数的影响很小,长编组列车的整车气动阻力大于短编组,只是因为中间车数量的增加引起中间车气动阻力的增长,从而使得整车气动阻力变大。(3)利用四种不同头型的高速列车模型,进行高速列车隧道通过工况的动模型实验,得到了列车头型横截面变化对初始压缩波的影响。结果表明:在列车最大横截面积和流线型部分长度相同的情况下,列车头部流线型部分的平均横截面积和截面变化率均会对初始压缩波的压力峰值产生影响,平均横截面积决定了初始压缩波形成时的强度大小,截面变化率则通过影响初始压缩波的压力梯度,决定在隧道传播过程中初始压缩波压力峰值的衰减程度。

关键词：高速列车动模型实验气动效应编组长度头部截面变化

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动车组横风环境下的交会气动效应

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中南大学学报（自然科学版） 2016年第1期47卷 307-313页

作者：刘峰姚松张洁张娜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

采用三维、可压缩、非定常N-S方程的数值计算方法,对8辆编组的动车组在20 m/s横风下以250 km/h速度交会时列车表面瞬变压力和车体所受气动力及力矩进行分析,并采用间接验证方法,将风洞实验、动模型实验得到的结果分别与数值模拟结果进... 详细信息

采用三维、可压缩、非定常N-S方程的数值计算方法,对8辆编组的动车组在20 m/s横风下以250 km/h速度交会时列车表面瞬变压力和车体所受气动力及力矩进行分析,并采用间接验证方法,将风洞实验、动模型实验得到的结果分别与数值模拟结果进行对比。研究结果表明:间接验证方法下所得气动效应实验结果和数值模拟结果变化规律一致,压力幅值相对误差在5%以内;动车组横风下交会时,车体头、尾处测点压力差别较大,中部位于同侧测点压力差异较小,同一高度、不同纵向测点的压力变化波形及幅值基本一致,车体顶部测点压力始终为负;对于车体所受横向气动力及倾覆力矩,头车比中间车和尾车的大,背风车比迎风车的大;随着横风风速的增加,列车所受横向气动力及倾覆力矩峰值也迅速增加,严重威胁着动车组的安全运行。

关键词：动车组横风交会风洞实验动模型实验气动效应

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加减速时地铁列车隧道气动性能研究

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铁道科学与工程学报 2018年第1期15卷 178-187页

作者：刘冬雪蒋雅男杨明智中南大学交通运输工程学院湖南长沙410075 轨道交通安全教育部重点实验室湖南长沙410075 中铁第六勘察设计院集团有限公司天津300308

采用三维、可压缩、非定常N-S方程的数值计算方法,研究A型地铁列车在隧道内加减速时车体表面压力变化和车内压力变化,分析隧道净空面积与密封指数的关系,并采用动模型实验验证数值计算准确性。研究结果表明:列车在隧道内运行时,随着阻... 详细信息

采用三维、可压缩、非定常N-S方程的数值计算方法,研究A型地铁列车在隧道内加减速时车体表面压力变化和车内压力变化,分析隧道净空面积与密封指数的关系,并采用动模型实验验证数值计算准确性。研究结果表明:列车在隧道内运行时,随着阻塞比的减小,测点压力幅值随之减小,主要体现在对正峰值的影响,压力变化规律基本一致;阻塞比越小,列车表面压力幅值随列车长度方向的变化趋势越平缓;列车以匀速、减速和加速3种方式运行,隧道断面为22 m2时,根据美国标准列车气密性需分别大于6,3和6 s,根据国内标准需分别大于10,6和10 s;隧道净空面积小于35 m2时,根据美国标准列车气密性需分别大于2,0.7和1.5 s,根据国内标准需分别大于3,0.4和1.5 s。

关键词：地铁数值模拟动模型实验加减速气动效应阻塞比

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不同温度对高温差铁路隧道瞬变压力及压力波传播影响机理研究

不同温度对高温差铁路隧道瞬变压力及压力波传播影响机理研究

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第十一届全国流体力学学术会议

作者：王军彦王田天吴小梅朱宇中南大学交通运输工程学院高速列车研究中心湖南大学机械与运载工程学院

本文首先采用1:20比例的动模型实验装置,研究了隧道入口段高温差情况下高速列车通过隧道时的空气动力学影响。然后通过数值仿真的方法得到与实验相同条件下的数值仿真结果,通过实验数据与仿真数据的比较,得到可以精确模拟高温差环境下... 详细信息

本文首先采用1:20比例的动模型实验装置,研究了隧道入口段高温差情况下高速列车通过隧道时的空气动力学影响。然后通过数值仿真的方法得到与实验相同条件下的数值仿真结果,通过实验数据与仿真数据的比较,得到可以精确模拟高温差环境下压力瞬变和压力波传播的仿真算法并进行进一步的研究。采用RNGk-ε湍流模型和混合网格算法进行仿真研究,对隧道内壁施加定值、连续、非连续等不同变化的地温初始形式,并分别研究各形式下不同温度情况下的压力变化及压力波传播情况,从而初步得到了高地温环境下的隧道压力变化和压力波传播情况。通过分析总结仿真计算结果,得到了各种地温形式下不同温度对压力瞬变的影响规律和压力波传播情况并得到它们之间的变化关系,从而掌握了温度对高温差环境下铁路隧道瞬变压力及压力波传播的影响机理。同时,相关研究成果对提高列车和高温差隧道地区的耐热结构安全性具有重要意义。

关键词：动模型实验数值仿真高温差隧道压力瞬变及传播影响机理

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