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横风作用下燃气罐车泄漏射流火行为特征研究

燃烧科学与技术 2023年第3期29卷 365-371页

作者：彭新宇唐飞合肥工业大学汽车与交通工程学院合肥230009 中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室合肥230026

为探究燃气罐车泄漏射流火的火灾特性,本文通过缩尺寸实验台开展实验,研究了横风风速、泄漏流量以及泄漏孔径对射流火行为及罐体表面温度变化特征的影响.研究表明:横风风速越大,火焰高度越低,最大降幅超过0.4 m.此外,横风会加剧罐体表... 详细信息

为探究燃气罐车泄漏射流火的火灾特性,本文通过缩尺寸实验台开展实验,研究了横风风速、泄漏流量以及泄漏孔径对射流火行为及罐体表面温度变化特征的影响.研究表明:横风风速越大,火焰高度越低,最大降幅超过0.4 m.此外,横风会加剧罐体表面受到的火焰热反馈效果,进而引发罐体表面最大温度的进一步升高;最后,从火羽流热浮力以及环境风诱导惯性力的耦合角度出发,分析了横风对射流火火焰几何特征的影响机制;并根据火焰及烟气对罐体表面的辐射、对流传热作用,建立了横风作用下气罐车泄漏射流火的最大温度模型.

关键词：燃气泄漏射流火火焰高度最大温度横风

横风下高速列车在隧道洞口交会非定常气动效应

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北京交通大学学报 2023年第6期47卷 110-119页

作者：王磊谭忠盛张传凯骆建军李宇杰孙光华北京交通大学结构风工程与城市风环境北京市重点实验室北京100044 北京交通大学城市地下工程教育部重点实验室北京100044 北京市地铁运营有限公司北京100044 北京地铁工程管理有限公司北京100005

针对横风下高速列车在洞口交会时的非定常气动问题,考虑流场的三维、可压缩、湍流特性,建立隧道-列车三维空气动力学模型,利用滑移网格技术模拟列车交会过程,采用SSTκ-ω湍流模型对列车交会全过程进行求解,研究横风对隧道内瞬变压力、... 详细信息

针对横风下高速列车在洞口交会时的非定常气动问题,考虑流场的三维、可压缩、湍流特性,建立隧道-列车三维空气动力学模型,利用滑移网格技术模拟列车交会过程,采用SSTκ-ω湍流模型对列车交会全过程进行求解,研究横风对隧道内瞬变压力、列车风及流场分布特性的影响规律.研究结果表明:横风下列车交会时,洞口处气动压力系数变化幅值显著增大,交会完成时,列车之间压力系数峰-峰值较无横风情形增大30.6%;列车交会开始和完成时气动压力均发生突变,隧道中部附近气动压力峰值最大;横风下列车交会气动压力大小与空间位置有关,交会时列车间气动压力变化幅值分别是列车迎、背风侧压力变化幅值的2.2和1.5倍;横风对洞口附近列车风影响显著,横风时迎风侧列车风峰值最大,无横风时背风侧列车风峰值最大,且前者是后者的2.04倍;隧道内气动效应受横风影响范围有限,当横风为30 m/s、车速为350 km/h时,隧道内气动效应受影响范围为120 m;横风下交会开始与完成时,流场分布急剧变化,导致气动压力与列车风发生突变.

关键词：隧道工程横风洞口列车交会气动效应

横风条件下涵道风扇唇口流动特性及调节技术研究

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航空动力学报 2023年

作者：王思维王掩刚刘汉儒王琦允西北工业大学教育实验学院西北工业大学动力与能源学院

以涵道风扇为动力的飞行器在低速领域中优秀的效率、安全以及噪音特性使其得到重视，如何减小横风条件下唇口的推力损失与进气畸变有待进一步探索。本文采用减小逆压梯度的优化方法对唇口几何进行了优化设计，研究了原始唇口与优化唇口... 详细信息

以涵道风扇为动力的飞行器在低速领域中优秀的效率、安全以及噪音特性使其得到重视，如何减小横风条件下唇口的推力损失与进气畸变有待进一步探索。本文采用减小逆压梯度的优化方法对唇口几何进行了优化设计，研究了原始唇口与优化唇口在横风条件下的气动特性及流动规律。为进一步提高唇口的抗横风能力，在优化几何的基础上提出了双唇口结构，并对双唇口结构的流动控制机理进行了分析。结果表明：减小逆压梯度的优化方法可以使唇口在0～0.07的前进比范围内，无量纲推力与总压畸变系数的变化量在3%以内；双唇口结构可以进一步将唇口无量纲推力降低的前进比由0.07提高到0.44；当前进比由0增加到0.55时，采用双唇口结构可以使涵道风扇的总推力降低量由18.5%减小到6.6%。

关键词：唇口涵道风扇横风双唇口结构

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列车在特殊风工况下的运行品质分析

机械制造与自动化 2024年第1期53卷 29-32,54页

作者：刘帅梁树林王欢声池茂儒西南交通大学牵引动力国家重点实验室四川成都610031

基于时速400 km中国标准化动车组的动力学参数,利用SIMPACK软件建立动力学模型,模拟列车在无风、“中国帽”横风激扰、列车交会以及通过隧道等状态下的运行平稳性,以便支撑动车组的设计工作。研究表明:在无风、两列车交会运行以及通过... 详细信息

基于时速400 km中国标准化动车组的动力学参数,利用SIMPACK软件建立动力学模型,模拟列车在无风、“中国帽”横风激扰、列车交会以及通过隧道等状态下的运行平稳性,以便支撑动车组的设计工作。研究表明:在无风、两列车交会运行以及通过隧道的状态下,车速对列车横向平稳性的影响最大;在“中国帽”横风激扰的状态下,车速对列车横向平稳性以及乘坐舒适度的影响较大;在无风、横风激扰以及通过隧道的状态下,随着车速的增大,头车、中间车和尾车的平稳性以及乘坐舒适度都在增大。

关键词：横风列车交会隧道风运行品质 SIMPACK

U型轨道侧轨高度对超导磁浮列车气动特性的影响

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五邑大学学报(自然科学版) 2024年第3期 21-29页

作者：张博栋黄莎李志伟彭文静赵延佳林锦荣郑晨五邑大学轨道交通学院

为研究U型轨道侧轨高度对超导磁浮列车的气动特性的影响，本文采用三维、非定常Realizable k-ε湍流模型，对超导磁悬浮列车的气动特性进行数值仿真和分析.研究结果表明，U型轨道侧轨高度的增加对头、尾车影响较大，对中间车影响较小.随... 详细信息

为研究U型轨道侧轨高度对超导磁浮列车的气动特性的影响，本文采用三维、非定常Realizable k-ε湍流模型，对超导磁悬浮列车的气动特性进行数值仿真和分析.研究结果表明，U型轨道侧轨高度的增加对头、尾车影响较大，对中间车影响较小.随着U型轨道侧轨高度的增加，头、尾车流线型区域负压区面积和负压值逐渐增大，致使其气动阻力增大；头车气动升力随侧轨高度的增加呈现出逐渐增大的趋势，尾车气动升力绝对值则随侧轨高度先增大后减小，当侧轨高度为1.8 m时的气动升力绝对值最小.在横风作用下，随着U型轨道侧轨高度的增加，列车两侧的压差逐渐减小，当侧轨高度为1.8 m时，侧向力绝对值最小，随后随着侧轨高度的增加，侧向力反向，列车可能出现反向倾覆的危险.因此，综合列车无风和横风环境下的气动载荷分析，1.8 m侧轨高度最优，本文结果可为U型轨道设计提供理论依据.

关键词： U型轨道超导磁浮列车气动特性横风数值模拟

路堤上列车横风特性分析与在国内自主研发软件中的应用

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路堤上列车横风特性分析与在国内自主研发软件中的应用

作者：马天放大连交通大学

学位级别：硕士

高速列车的最高运行时速逐步提高,铁路线路周围环境和路基形式也逐渐复杂。强横风使得特殊路基形式上运行列车气动特性发生改变,给列车运行造成潜在危险,因此,对明线下路堤上强横风中单车运行和交会运行气动特性进一步研究。此外,结合... 详细信息

高速列车的最高运行时速逐步提高,铁路线路周围环境和路基形式也逐渐复杂。强横风使得特殊路基形式上运行列车气动特性发生改变,给列车运行造成潜在危险,因此,对明线下路堤上强横风中单车运行和交会运行气动特性进一步研究。此外,结合新兴的国产软件INTESIM首次在轨道交通行业进行实践应用,为国产软件发展助力。本文以三辆编组列车为研究对象,分别建立路堤上单车和交会列车两种不同计算流域,对其进行气动特性分析;最后采用INTESIM软件对明线上单车运行进行数值模拟,并与商用软件对比验证。主要研究内容如下:(1)通过数值模拟的方法,分别对单车侧向力系数、交会列车监测点压力与风洞试验数据、实车试验结果进行对比,验证仿真方法的正确性。(2)采用商用软件对强横风环境中单列车在4种路堤高度(0m、3m、6m和9m)、3种车速(250km/h、300km/h和350km/h)、五种横风速度(13.8m/s、17.1m/s、20.7m/s、24.4m/s、28.4m/s)工况明线运行进行模拟。分析列车气动特性随路堤高度、车速和横风速度的变化规律。(3)对四种横风速度(0m/s、13.8m/s、20.7m/s和28.4m/s)工况下列车等速交会数值模拟,分析列车气动力及车身交会侧监测点压力波随横风速度变化的规律。(4)应用国内自主研发软件INTESIM在同一模拟前提条件下,对0m路堤(平地)上单车运行无横风5种工况和有横风5种工况分别进行计算,将模拟结果与商用软件进行对标验证,评估软件INTESIM精确性与在轨道交通行业的适用性。研究结果表明:横风环境下列车单车运行、交会运行数值模拟结果与风洞试验数据、实车试验结果相吻合,结果误差在10%以内;横风环境中侧向力是影响列车平稳性最大因素,头车受到侧向力最大、尾车受到反方向较小数值侧向力,路堤高度增加,列车受到的气动力先升后降;在列车交会运行时,迎风车和背风车的最危险时刻分别在头车完全交会时刻和两列车车身完全交会时刻,列车的侧向力最大,且随着横风速度的增加,列车侧向力继续增大;对比INTESIM与商用软件的仿真结果,在有、无横风环境中,列车周围压力场极值误差在10%左右,周围速度场极值最高不超过5%,经对比分析,认为软件INTESIM在轨道行业的应用具有一定的可靠性。

关键词：高速列车压力波 INTESIM 数值计算横风

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横风下高速列车通过挡风墙动力学性能

铁道学报 2012年第7期34卷 30-35页

作者：李田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

基于列车空气动力学和列车系统动力学数值模拟横风下高速列车通过挡风墙的动力学性能。以运行速度为350km/h的高速列车通过一类挡风墙为例,分析高速列车通过挡风墙的气动力和动力学响应。当高速列车进入和离开挡风墙时,列车的安全性和... 详细信息

基于列车空气动力学和列车系统动力学数值模拟横风下高速列车通过挡风墙的动力学性能。以运行速度为350km/h的高速列车通过一类挡风墙为例,分析高速列车通过挡风墙的气动力和动力学响应。当高速列车进入和离开挡风墙时,列车的安全性和舒适性指标明显变差。当横风速度为9.56m/s时,车体横向振动加速度最大值达到2.5m/s2;当横风速度为15.0m/s时,列车的脱轨系数超过0.7且轮重减载率超过0.8。在此基础上提出一类具有缓冲装置的挡风墙,使高速列车通过挡风墙时的安全性和舒适性明显改善。

关键词：高速列车横风挡风墙空气动力学

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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

横风下流线箱型桥-轨道交通车辆气动干扰风洞实验研究

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振动与冲击 2017年第5期36卷 95-101页

作者：邹云峰何旭辉郭向荣何玮贺俊中南大学土木工程学院长沙410075 高速铁路建造技术国家工程实验室长沙410075 中国建筑第五工程局有限公司长沙410004

轨道交通车辆与桥梁间存在显著的气动干扰,但现有研究大多以流线型高铁车辆和钝体外形的简支梁桥为研究对象,且往往重点关注桥梁对车辆气动力大小的影响。以某流线箱型轨道专用桥和钝体外形的轨道交通车辆为背景,首先通过刚性节段模型... 详细信息

轨道交通车辆与桥梁间存在显著的气动干扰,但现有研究大多以流线型高铁车辆和钝体外形的简支梁桥为研究对象,且往往重点关注桥梁对车辆气动力大小的影响。以某流线箱型轨道专用桥和钝体外形的轨道交通车辆为背景,首先通过刚性节段模型测力试验,利用开发的车-桥系统气动力同步分离装置对不同风攻角、车桥组合方式下车辆和桥梁各自的气动力进行测试,分析横风下车桥间气动干扰对车辆、主梁和车桥系统所受总体气动力的影响规律;然后结合烟线法获得的车桥系统绕流场显示结果,揭示车桥间气动干扰机理。研究成果可为以后典型车桥组合工况下车、桥气动力经验公式的提出奠定基础,以及深入认识车桥间气动干扰机理提供参考。

关键词：横风流线箱型桥轨道交通车辆气动干扰车-桥系统风洞实验