检索结果-南通市图书馆

真空管道列车流固耦合研究进展及关键技术分析

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

实验流体力学 2023年第3期37卷 37-49页

作者：寇杰符澄高兴龙孙运强中国空气动力研究与发展中心设备设计与测试技术研究所绵阳621000

利用磁悬浮技术、管道内抽真空形成低压运行环境,真空管道列车理论上可以实现超过1000 km/h的运行速度。封闭管道导致气动环境复杂,同时列车悬浮运行使列车运行姿态极易发生改变,列车流固耦合效应明显。为探究真空管道列车流固耦合理论... 详细信息

利用磁悬浮技术、管道内抽真空形成低压运行环境,真空管道列车理论上可以实现超过1000 km/h的运行速度。封闭管道导致气动环境复杂,同时列车悬浮运行使列车运行姿态极易发生改变,列车流固耦合效应明显。为探究真空管道列车流固耦合理论及分析方法,对真空管道列车气动研究进展、轨道列车流固耦合特性研究进展进行了综述,分析了真空管道列车流固耦合关键技术,提出了需要重点发展的真空管道列车流场分析技术、流固耦合分析技术和控制技术,可为真空管道列车流固耦合机理研究提供参考。

关键词：真空管道列车流固耦合激波气动载荷动力学特性

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

亚音速真空管道列车气动壅塞及激波现象

机械工程学报 2021年第4期57卷 182-190页

作者：张晓涵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成都610031

真空管道列车运行环境变化复杂,研究管道内部气动现象对真空管道列车设计及优化等具有重要意义。利用收敛-扩张进气道理论阐明亚音速真空管道列车壅塞机制。建立考虑悬浮高度的二维亚音速真空管道列车数值模型,利用重叠网格技术研究了... 详细信息

真空管道列车运行环境变化复杂,研究管道内部气动现象对真空管道列车设计及优化等具有重要意义。利用收敛-扩张进气道理论阐明亚音速真空管道列车壅塞机制。建立考虑悬浮高度的二维亚音速真空管道列车数值模型,利用重叠网格技术研究了真空管道列车运行前方的气动壅塞现象与尾部的激波现象。结果表明:重叠网格技术适用于数值模拟真空管道列车气动特性。管道内列车前方的壅塞高压区域长度随着运行速度的增加而降低,随着运行时间的增加而增大,且壅塞高压区长度与列车运行速度和时间均呈线性关系。列车尾部区域存在膨胀波和激波,尾部激波长度随着运行速度的增加而增加。由于悬浮间隙的存在,列车尾部激波呈现上下不对称现象。通过理论和仿真计算相结合方法揭示真空管道列车运行前方气动壅塞现象产生机制,得到了列车后方的非对称尾部激波现象。

关键词：真空管道列车壅塞流激波亚音速列车重叠网格技术

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

真空管道列车混合磁悬浮支承设计及载荷研究

机械设计与制造 2019年第1期 174-177页

作者：吴华春吴帆胡业发马于龙武汉理工大学机电工程学院湖北武汉430070

由于气动阻力和气动噪音的影响限制了地面交通运输工具的运行速度,是以真空管道列车成为了未来地面超高速交通的出路。对磁悬浮列车的支承方式进行研究,提出一种采用EDS&EMS混合磁悬浮技术的真空管道列车支承结构的设计方案,运用ANSYS M... 详细信息

由于气动阻力和气动噪音的影响限制了地面交通运输工具的运行速度,是以真空管道列车成为了未来地面超高速交通的出路。对磁悬浮列车的支承方式进行研究,提出一种采用EDS&EMS混合磁悬浮技术的真空管道列车支承结构的设计方案,运用ANSYS Maxwell对该混合磁悬浮系统的载荷特性进行仿真分析。结果表明,列车下方的EDS系统提供列车悬浮所需大部分悬浮力,列车上方的EMS系统提供小部分悬浮力;可以通过改变EMS系统中定子与动子绕组电流大小来控制列车稳定运行所需的牵引力和悬浮控制力。

关键词：真空管道列车混合磁悬浮结构设计有限元分析

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

真空管道列车混合磁悬浮支承设计及性能研究

真空管道列车混合磁悬浮支承设计及性能研究

作者：吴帆武汉理工大学

学位级别：硕士

真空管道列车以其速度快、能耗低等优点,成为未来地面交通运输工具的热门研究对象,但其悬浮支承方式采用的大多仍为传统磁悬浮列车的悬浮支承方案。因此,本文针对真空管道这一特殊的工作环境,设计了一种成本低廉,节能环保,支承性能稳定... 详细信息

真空管道列车以其速度快、能耗低等优点,成为未来地面交通运输工具的热门研究对象,但其悬浮支承方式采用的大多仍为传统磁悬浮列车的悬浮支承方案。因此,本文针对真空管道这一特殊的工作环境,设计了一种成本低廉,节能环保,支承性能稳定的永磁电动与电磁常导(EDS&EMS)混合磁悬浮支承系统。该系统采用“四点悬挂”式的支承结构,提高了真空管道的空间利用率,并在永磁电动悬浮系统的基础上,加入常导电磁式悬浮系统以提高永磁电动悬浮系统的稳定性,此外,整个混合磁悬浮支承系统可同时实现悬浮、导向、牵引3种功能。本文的主要研究内容如下:(1)通过对目前真空管道列车采用的悬浮支承方案的分析,发现单一的磁悬浮支承方式均有其自身的缺点,因此提出一种“四点悬挂”式的EDS&EMS混合磁悬浮支承系统方案以结合两种支承方式的优点,并设计出该系统的悬浮支承结构。(2)为了提高EDS悬浮系统的磁体利用率,对其永磁Halbach阵列的结构参数进行优化设计,通过对感应板结构的分析,在满足列车支承需求的前提下,选用成本更加低廉的导体板式轨道。而对EMS悬浮系统,主要分析了其悬浮控制及牵引列车的原理,并对其结构参数进行设计。(3)运用Ansoft Maxwell软件对混合磁悬浮支承系统的永磁及电磁磁场特性进行数值仿真分析,讨论了该系统的结构参数对悬浮、牵引等性能的影响。通过仿真分析发现,混合磁悬浮支承系统可以提供真空管道列车所需足够的悬浮力及牵引力,且有效降低了能耗。(4)建立EDS&EMS混合磁悬浮系统动力学模型,分析其悬浮、导向、滚动3个方向的稳定性,通过Routh稳定判据得到系统若要开环稳定,则EDS系统悬浮力f所需满足的条件,发现该条件仅与列车在平衡位置时的结构参数有关。通过仿真值与理论计算结果相比较,得到所设计的EDS&EMS混合磁悬浮支承系统具有开环稳定性的结论。

关键词：真空管道列车混合磁悬浮支承结构设计数值仿真稳定性

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

真空管道列车车内环境控制系统研究

真空管道列车车内环境控制系统研究

作者：王君宜西南交通大学

学位级别：硕士

提升列车运行速度是中国铁路改革和发展中的重要问题,但受制于空气阻力,在大气环境下行驶的高速交通工具速度超过400 km/h后,经济效益会大幅降低。真空管道列车是为克服空气阻力而产生的一种新型交通模式,其列车能够在近似真空的管道中... 详细信息

提升列车运行速度是中国铁路改革和发展中的重要问题,但受制于空气阻力,在大气环境下行驶的高速交通工具速度超过400 km/h后,经济效益会大幅降低。真空管道列车是为克服空气阻力而产生的一种新型交通模式,其列车能够在近似真空的管道中超高速行驶,是未来绿色、节能、超高速轨道交通技术的重要发展方向。但近似真空的运行环境限制了传统空调系统在真空管道列车上的使用。对真空管道列车的车内环境控制系统进行研究,可以为克服上述问题提供方法和依据,对真空管道运输系统的研究与发展具有重要意义。本文首先分析了真空管道列车的运行环境及车辆特征,结合现有密闭空间环境控制技术,提出了适用于真空管道列车的环境控制系统。其中温度控制系统基于储冰融冰原理,将车内空气引入列车上设置的储冰装置中进行冷却,系统末端设置变风量箱对冷却风量进行调节,保证车内热舒适;供氧方式采用高压气态供氧;二氧化碳采用碱石灰吸收法或氢氧化锂吸收法进行处理。然后,对车内环境控制系统的关键设备及其参数进行了计算分析,确定了储冰装置、变风量箱、高压储气罐、二氧化碳处理装置的设备形式,并提出了相关参数的理论计算方法。随后,基于流动与传热学理论,对基于融冰的温度控制系统建立了一维AMESim与三维CFD联合仿真数值计算模型,分析了变风量温控系统的效果,并研究了融冰换热设备中储冰板的厚度、长度以及板间风道宽度对系统制冷性能和能耗的影响。研究结果表明,变风量能够大幅度增加融冰换热设备的温度控制时间,提高融冰换热设备的制冷量;减小储冰板厚度不但可以显著延长融冰换热设备的温度控制时间,还能够降低系统能耗,是最经济和有效的优化制冷系统有效控制时间的方式;增加储冰板长度和减小板间风道宽度虽然可以增加融冰换热设备的温度控制时间,但效果并不显著,且较为耗能。最后,采用数值模拟方法对基于融冰式变风量制冷系统的真空管道车内环境及气流组织进行了研究。研究结果表明,真空管道列车车内环境控制系统的一次回风量变化对车内温度及二氧化碳分布的影响较小;车内环境控制系统能够满足乘客对温度、二氧化碳浓度以及氧气的需求;上送上回式气流组织形式更适合应用在真空管道列车车内环境控制中。

关键词：真空管道列车环控系统储冰变风量系统气流组织

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

超高速真空管道列车气动特性及管内环境研究

超高速真空管道列车气动特性及管内环境研究

作者：王智华西南交通大学

学位级别：硕士

提升列车运行速度是轨道交通技术发展的重要方向。轮轨式是最为常用的轨道交通形式,但受制于轮轨黏着、空气阻力和噪声等问题,其速度提升空间有限。磁悬浮列车采用磁悬浮技术消除了轮轨黏着的影响,但仍不能解决空气阻力和噪声问题。真... 详细信息

提升列车运行速度是轨道交通技术发展的重要方向。轮轨式是最为常用的轨道交通形式,但受制于轮轨黏着、空气阻力和噪声等问题,其速度提升空间有限。磁悬浮列车采用磁悬浮技术消除了轮轨黏着的影响,但仍不能解决空气阻力和噪声问题。真空管道列车系统结合了真空技术和磁悬浮技术,不仅能大幅地降低空气阻力还能减轻噪声污染,是实现轨道交通超高速运行的发展方向。但当列车管道内超高速运行时将引起气动热、激波和气动壅塞等问题,且压缩波和膨胀波在封闭管道端部将产生反射,这将极大地影响管道内环境以及列车运行安全性,需要专门研究,为相关试验台建设及真空管道列车系统的安全稳定运营提供依据。本文以在建试验平台基本参数为基础,建立了超高速真空管道列车数值计算模型,并借助机翼实验验证了该计算模型的准确性,分析了计算方法中辐射模型对真空管道列车气动特性及管内环境研究的影响。采用验证过的数值计算模型研究了真空管道列车运行全过程的气动特性及管内环境,深入分析了各阶段内激波、气动壅塞、气动阻力、压力和温度分布以及活塞风的变化。研究结果表明,管道内激波及气动壅塞在产生后随列车继续加速而增强;在匀速段内,壅塞段前端产生正激波;在减速段内,激波及气动壅塞强度持续减弱,并快速消失。在加速段内,真空管道列车所受气动阻力持续增大,且在激波产生时出现激增,在加速段末达到最大;在匀速段内,气动阻力受车头前端正压区影响出现微弱的减小;在减速段内,气动阻力受激波消失的影响而快速降低。管道内压力、温度和活塞风在激波的产生和消失时将产生较大变化,其最大值均出现在匀速段末。综上可得真空管道列车系统气动特性及管内环境随列车运行状态的变化较大,相关研究必须结合列车运行状态分段进行。最后,本文研究了初始环境温度对真空管道列车气动特性和管内环境的影响。研究结果表明,初始环境温度主要通过改变列车周围气流马赫数来影响真空管道列车气动特性及管内环境,随环境温度的升高,车尾后端激波结构和车头前端气动壅塞产生的时间点延后,管道内压力、温升和活塞风的变化幅度减小。

关键词：真空管道列车激波气动壅塞气动阻力活塞风内环境

亚跨音速真空管道列车气动特性数值与理论研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

亚跨音速真空管道列车气动特性数值与理论研究

作者：宋嘉源西南交通大学

学位级别：硕士

真空管道运输(Evacuated Tube Transport,ETT)是一种结合磁浮列车与低真空技术的未来新型地面交通方式,具有高速、便捷、安全、环保的优势。在真空管道运输系统中,管道内部壅塞与激波现象导致列车运行气动环境较为复杂,研究管道内部流... 详细信息

真空管道运输(Evacuated Tube Transport,ETT)是一种结合磁浮列车与低真空技术的未来新型地面交通方式,具有高速、便捷、安全、环保的优势。在真空管道运输系统中,管道内部壅塞与激波现象导致列车运行气动环境较为复杂,研究管道内部流场演变规律具有重要意义。此外,根据理论求解管道内气流参数并快速预测列车气动阻力,可以有效节约数值仿真资源,并为真空管道试验平台的设计提供相应的参考。采用数值计算(Computational Fluid Dynamics,CFD)与理论研究的方法,对比不同断面外形管道对列车气动特性的影响,阐明不同速度等级和阻塞比管道内一系列气动现象,揭示列车尾部激波的形成机理和管道波系结构,根据一维流动理论快速预测管道气流参数和列车气动阻力并分析误差原因。主要研究工作和结论如下:首先,基于数值模拟方法研究了不同管道断面外形对列车气动特性的影响规律。建立四种不同断面外形的管道模型,对比非壅塞(600 km/h)和壅塞(1000 km/h)典型工况下列车的气动阻力、管道压力分布和管道温度分布。结果表明:在非壅塞工况下,总车阻力最小的管道断面外形为马蹄形,相比于矩形管道,马蹄形管道气动阻力幅值减小了4.5%,马蹄形与圆形管道的竖直方向压力梯度最小。断面外形对管道内流场的温度分布影响较小,列车、管道和轨道表面的温度变化幅值依次增加。在壅塞工况下,马蹄形管道的列车气动阻力最小,断面外形对列车气动特性影响较小。其次,基于数值模拟方法研究了亚跨音速真空管道列车流场特性。以三维高速磁浮列车为研究对象,采用SST(Shear Stress Transport)k-ω湍流模型数值模拟非壅塞、壅塞(激波未脱离)、壅塞(激波脱离)等典型工况下真空管道内部流场特性。阐述三维真空管道磁悬浮列车尾部激波的形成机理,得到运行速度和阻塞比与不同气动现象和列车气动阻力之间的映射关系。结果表明:在不同列车运行速度的工况下尾部激波存在的两种产生机制,分别为顶部的附着斜激波和底部的对称激波。运行速度主要影响附着斜激波的位置、角度及强度,进而导致流场内产生尾涡、边界层分离等复杂的气动现象;在激波脱离工况,尾部流场只存在两束对称分布的异侧激波;列车气动阻力系数主要受尾部流场影响,当运行速度增加时,列车阻力系数先增大后减小,尾部流场的压力系数先减小后增大;阻力系数和压力系数剧烈变化的主要原因为激波的产生和脱离,当运行速度接近激波脱离极限时,列车阻力系数最大。然后,建立空气动力学一维流动模型,理论求解列车附近绕流参数和尾部激波脱离临界速度,分析在壅塞和非壅塞两种典型工况下理论值和数值模拟结果的误差原因。结果表明:当管道非壅塞时,列车周围气流参数可以根据等熵流动理论直接求解;当管道壅塞时,根据激波前后关系式和坐标变化求解前驱激波参数,并求解前驱激波到头车鼻尖壅塞段内的气流参数,以及求解列车附近气流参数。在壅塞工况下,管道内气流的一维特性相比非壅塞工况更明显,因此在高速情况下理论预测值和数值计算结果更接近;由于气体粘性影响了列车表面边界层厚度,改变了气流的实际流通面积,最大误差出现在喉部位置。根据一维Riemann问题求解了尾部激波脱离临界速度,并与数值计算结果进行了对比,得到阻塞比为0.1、0.2和0.3工况对应的最大误差分别4.42%、4.76%和7.63%,说明一维流动理论可以较准确预测尾部激波脱离临界速度。最后,在气流参数满足一维分布特性的前提下,采用不同的理论方法快速预测不同列车模型(准一维轴对称理想列车和三维真空管道磁浮列车)的气动阻力,分析各个速度等级头车和尾车的理论值与数值模拟结果的误差原因。结果表明:加速度会影响管道内压力变化的时刻,头车气动阻力和周围的压力变化与运行速度变化相比表现出一定滞后性,并且加速度越小,滞后效果表现越明显。理论预测准一维列车模型的气动阻力与数值计算结果的误差较小,且车速超过等熵极限对应的临界速度更多,理论预测更准确。三维列车模型周围压力分布的一维特性不明显,因此三维模型气动阻力的误差相比准一维模型更大。误差主要是由于理论方法未考虑气体粘性,列车运行速度越高,气体粘性对流场的影响越小,气动阻力预测的结果越准确。

关键词：真空管道列车亚跨音速数值模拟一维流动理论气动阻力

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

亚音速低真空管道列车气动理论与仿真研究

亚音速低真空管道列车气动理论与仿真研究

作者：张晓涵西南交通大学

学位级别：硕士

亚音速真空管道磁浮列车作为未来地面高速交通的新型运输方式,研究管道内列车周围的流场特性和气动特性对管道设计、列车节能与运营安全具有重要的工程意义。基于一维等熵气体理论和进气道相似理论,建立亚音速低真空管道列车理想模型,... 详细信息

亚音速真空管道磁浮列车作为未来地面高速交通的新型运输方式,研究管道内列车周围的流场特性和气动特性对管道设计、列车节能与运营安全具有重要的工程意义。基于一维等熵气体理论和进气道相似理论,建立亚音速低真空管道列车理想模型,研究管道内部流通状态,推导真空管道内部气流参数的求解公式。基于计算流体力学（Computuational Fluid Dynamics,CFD）理论,数值模拟了真空管道内部的流场特性和列车气动性能,对比研究了不同求解方法的差异,研究低真空管道列车气动性能与阻塞比、大气压以及列车运行速度之间的关系,分析了列车流线型头部长度在不同流通状态下对列车气动性能的影响。首先,基于一维等熵气体和进气道相似理论,阐明了管道内部气动壅塞现象,搭建了管道内部气流参数求解流程,求解不同流通状态下亚音速低真空管道列车管道内部气流参数（压力、密度和温度）。研究结果表明:当列车运行速度为亚音速时,运行速度与阻塞比对应关系超出Kantrowitz极限时,管道内会出现气动壅塞现象。当管道内部为非壅塞状态时,整个管道可分为3个流动区域:列车前方无扰动区域、列车周围低压区域和列车尾部无扰动区域。当管道内部为壅塞状态时,整个管道可分为7个流动区域:列车前方无扰动区域、列车前方壅塞高压区域、列车周围喉道区域、列车尾部激波前方区域、列尾部激波后方区域、列车膨胀波前方区域和管道后方无扰动区域。其次,建立亚音速低真空管道列车气动数值计算模型,分别采用稳态和瞬态数值计算方法研究了无粘气体和有粘气体对列车气动性能的影响,并与理论计算结果进行对比。研究结果表明:当管道内部处于非壅塞状态且内部气体视为有粘气体时,稳态计算和瞬态计算得到的列车气动性能基本一致,列车气动阻力误差较小,管道内部气流参数与理论计算值基本一致。当管道内部处于壅塞状态且气体视为有粘气体时,稳态计算得到的尾车气动阻力略大于瞬态计算结果,管道内部气流参数与理论计算值基本一致。然后,建立了600 km/h磁浮列车在真空管道内运行的气动数值计算模型,通过对比明线气动仿真计算结果和风洞试验数据,验证了数值计算方法的可行性。研究了低真空管道列车气动阻力与列车运行速度、阻塞比和大气压之间的关系,拟合得到了低真空管道列车气动阻力公式,以明线600 km/h气动阻力为参考基准值,确定了不同阻塞比和运行速度下管道内部临界大气压幅值。研究结果表明:当管道处于壅塞状态时,随着列车运行速度的增大,列车头车、中间车和整车气动阻力不断增大,尾车气动阻力呈现出先增大后减小的变化趋势。当列车运行速度和管内气压一定时,列车头车、中间车尾车气动阻力随阻塞比的增大而增大。当列车运行速度和阻塞比一定时,列车气动阻力与管道内部大气压呈正比关系。最后,建立不同流线型头部长度的低真空管道列车气动仿真计算模型,研究了4种典型状态下流线型头部长度对600 km/h列车气动特性的影响规律,4种典型运行状态分别为:600 km/h明线运行、非壅塞状态、壅塞且尾部激波附着状态和壅塞且尾部激波脱离状态。研究结果表明:当列车以速度600 km/h在明线运行时,随着头车流线型长度的增加,整车气动阻力和头尾车升力可以有效的降低。当处于非壅塞状态、壅塞状态下（尾部激波附着）,整车气动阻力随流线型长度的增加而降低。当处于壅塞状态（激波脱离）时,随着头车流线型长度的增加,整车减阻效果不明显。

关键词：真空管道列车亚音速壅塞列车空气动力学数值模拟

基于融冰式变风量调节的真空管道列车热环境控制系统研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

铁道车辆 2023年第4期61卷 11-17页

作者：王君宜毕海权王宏林周远龙李印川西南交通大学机械工程学院四川成都610031 西南交通大学轨道交通实验室四川成都610031

为了克服真空管道列车无新风、散热困难的问题,文章提出了一种基于融冰储热和变风量调节的新型热环境控制系统,该系统在列车运行期间通过冰的相变潜热吸收车内余热,同时采用变风量系统弥补融冰换热带来的问题。建立了一维AMESim与三维CF... 详细信息

为了克服真空管道列车无新风、散热困难的问题,文章提出了一种基于融冰储热和变风量调节的新型热环境控制系统,该系统在列车运行期间通过冰的相变潜热吸收车内余热,同时采用变风量系统弥补融冰换热带来的问题。建立了一维AMESim与三维CFD联合仿真的热环境控制系统数值计算模型,研究了变风量和蓄冰板结构对车内温度和系统制冷性能的影响。研究结果表明:采用变风量时,可将热环境控制系统的有效控制时间增加5.7倍,冰块利用率增加6.1%,平均制冷量提升9%;融冰换热设备内蓄冰板厚度对热环境控制系统的有效控制时间影响较大,蓄冰板厚度为0.032 m的热环境控制系统比蓄冰板厚度为0.041 m的热环境控制系统有效控制时间增加了73.1%~82.1%;融冰换热设备内蓄冰板长度对热环境控制系统的有效控制时间影响较小,蓄冰板长度为1.4 m的热环境控制系统比蓄冰板长度为1.1 m的热环境控制系统的有效控制时间增加了5.17%~5.97%。

关键词：真空管道列车热环境控制系统蓄冰量变风量系统一维AMESim 三维CFD