高原高铁特长和超长隧道单列车通过时空气阻力变化规律研究

为研究列车通过高原高铁隧道时隧道长度、坡型、坡度、海拔和列车速度对列车平均空气阻力、最大空气阻力以及隧道平均空气阻力因子、最大空气阻力因子4个空气阻力指标的影响规律,基于一维可压缩非定常不等熵流动模型特征线模拟隧道压力波,将列车空气阻力分解为头尾车端部的压差阻力、车厢摩擦阻力、全列车压差阻力和列车周围空气重力沿列车运行方向的分量阻力(简称空气重力分量阻力),建立反映坡度的单面坡隧道空气阻力计算模型。研究结果表明:1)单列车通过有坡度隧道时,空气阻力变化规律与车外压力波和空气重力分量阻力有关,受到压缩波和膨胀波的作用增大或减小;单列车通过不同隧道长度的单面上坡/下坡、人字坡和平直隧道时,存在基于平均空气阻力的最不利坡型和临界隧道长度。单列车通过长10 km的单面上坡隧道时平均空气阻力最大,为47.05 kN。2)单列车通过单面上坡隧道时,平均空气阻力和最大空气阻力随着坡度和列车速度的增大而增大,随着海拔的升高而减小。3)通过对平均空气阻力与列车速度拟合得出,列车通过单面上坡、下坡隧道时,平均空气阻力分别与列车速度的1.92次方和2.14次方成正比。

速滑服空气阻力模拟及减阻设计研究

为针对性地改进速滑服减阻结构设计,提升运动员竞技水平,构建了速度滑冰运动员有限元实体模型,并通过CFD模拟分析了运动员运动过程中的主要受阻部位。将模型进行不同空气流速下的CFD模拟计算,得到了人体模型在不同风速下的周身压力、流速分布云图,以及模型整体的压差阻力数据。结果表明:速滑人体模型在11 m/s、13 m/s、15 m/s和17 m/s空气流速下,压差阻力值分别为11.710 N、16.231 N、21.127 N和27.417 N,与风洞测试结果吻合良好,验证了模拟结果的有效性。基于模拟结果得到的压力云图,分析了人体模型的压力分布趋势。根据模拟结果提出了速滑服减阻设计优化建议。认为:CFD模拟结果可直观地确定并分析滑冰运动员运动过程中身体上的关键受阻部位,从而可为优化服装减阻结构设计提供参考。

Mathematica在有空气阻力的斜抛运动中的应用

在考虑空气浮力和空气阻力的情况下建立斜抛运动理论模型,利用Mathematica进行数值模拟,对比有无空气阻力时斜抛运动的轨迹差异,探究抛出角度、抛出速度、质量、阻力系数对斜抛运动水平距离和竖直高度的影响。在此基础上,将构建的模型应用于投篮,得出投中三分空心球的出手角度和出手速度范围,对投篮给出相关建议。

球形物体空气阻力大小与速率关系的研究

本研究主题来自人教版高一物理必修一册“课题研究”,书中样例以悬挂重物、缓慢下落的气球为研究对象,在研究的过程中不断增加重物的质量,并且忽略了空气阻力对重物的影响。我校高一年级开展研究性学习的时候,物理老师将其列入高一研究性学习课题清单,并要求使用和教材不同的研究对象和实验方法。

微型载货汽车空气阻力的优化与分析

随着物流行业的发展,微型载货汽车在货物运输中扮演着重要角色,然而,由于其大型和高速行驶的特性,其空气阻力问题对其燃油经济性和运输能效造成了重大影响。因此,对微型载货汽车的空气阻力进行优化与分析已成为当前研究的热点,对提高载货汽车的燃油经济性、降低在运输中的能源消耗和排放水平具有重要意义。本文简述了空气阻力的基本原理和分析方法,利用CFD模拟分析了不同货箱类型货车流场的分布及空气阻力差异,综述当前在微型载货汽车空气阻力优化方面的研究成果,以提高货车的能效和运输成本效益,并探讨未来开展相关研究的方向与前景。

弹丸战斗部及其破片空气阻力系数的Logistic曲线分段拟合

为便于弹丸战斗部及其破片的外弹道数值计算编程,并使特定情况下的近似解析解求解成为可能从而进行与外弹道有关的分析与论证,以跨音速段的最大值为界分超音速段和亚音速段利用Logistic曲线对弹丸战斗部及其破片的空气阻力系数进行了拟合处理。其中对弹丸战斗部的空气阻力系数拟合是以弹丸空气阻力定律为例进行的,包括1943年阻力定律、西亚切阻力定律、高阻航弹阻力定律和低阻航弹阻力定律。对1943年阻力定律拟合的最大误差只有5.05%,这意味着现代低阻弹形拟合误差不会很大。对其它几种阻力定律和弹丸战斗部破片空气阻力系数拟合误差一般在15%以下。

空气阻力与汽车外形发展分析

空气阻力对汽车性能有影响且有几个影响空气阻力的因素.通过研究汽车外形发展中空气阻力的变化,指出汽车外形发展除与当时社会科技水平和物质条件有关外,还是在提高汽车动力性前提下不断追求降低空气阻力的结果.

球形破片空气阻力系数和飞行特性研究

针对战斗部威力精准评估和爆炸安全距离的计算,研究了球形破片空气阻力系数及不同距离处的存速.通过试验获得ϕ6 mm和ϕ11 mm球形破片马赫数在0.7~5.3区间内的空气阻力系数,基于此系数开展Fluent数值仿真,获得马赫数在6.0以下球形破片空气阻力系数及空气阻力随马赫数的变化规律.结果表明:空气阻力系数与球形破片的直径无关,随马赫数的增加先增大后减小,马赫数在1.2时空气阻力系数最大;空气阻力在马赫数为0.8左右时急剧增大,此时压差阻力占比90%以上,摩擦阻力占比10%以下,进一步建立了球形破片飞行马赫数在6.0内的飞行距离计算模型,并验证了计算模型的可靠性.

高速列车减小空气阻力措施的风洞试验研究

本文采用高速列车模型开展减小空气阻力措施的风洞试验研究,对采用不同减小空气阻力措施的高速列车模型的空气阻力特性进行对比分析,得到不同减小空气阻力措施的减阻效果。研究结果表明:在侧偏角为0°状态(列车直行和无侧风状态)下,在车顶采用优化空调导流罩3减阻效果最好,全车减阻效果可达4.59%;车身侧面裙板包住转向架外露的部分越多越有利于减小空气阻力;全封闭外风挡与半封闭外风挡的减阻效果相当;在车底部转向架周围空腔安装底部导流板2的减阻效果最好,全车减阻效果可达3.7%。通过对高速列车减小空气阻力措施的风洞试验研究,为高速列车减小空气阻力和外形优化提供了参考依据。

真空管道中阻塞比对列车空气阻力影响的数值研究

本文基于粘性流体的Navier-Stokes方程和k-ε双方程湍流模型,运用流体动力学数值仿真软件FLUENT对不同的真空管道阻塞比条件下,高速列车在不同运行速度下车体所受到的空气阻力进行数值仿真,得出真空管道内阻塞比对列车空气阻力的影响规律。研究结果表明:在真空管道内,阻塞比越大,列车所受到的空气阻力也越大;阻塞比较小时,阻塞比的变化对列车所受到的阻力的影响较小,但是当阻塞比较大时,列车所受阻力急剧上升;真空管道运输具有快速、高效的优越性。

球形钨合金破片空气阻力系数实验研究

实验研究了理想球形钨合金破片和经历爆轰驱动的球形钨合金破片长距离飞行时的速度衰减规律。实验结果表明:(1)对于理想球形钨合金破片,在同一初始速度条件下,衰减系数为常数,空气阻力系数与初始速度有关,两者成线性关系;(2)对于经历爆轰驱动的球形钨合金破片,由于有轻微的质量损失和变形,速度衰减规律与理想球形钨合金破片有明显的区别,空气阻力系数与飞行速度有关,两者成线性关系。

隧道中高速列车活塞风及空气阻力的计算

针对高速列车在隧道中不同位置处行驶时，本文分三种情形建立了非恒定流活塞风计算公式，并建立了适用于非恒定流的类似于原朝茂公式的空气阻力计算方法。在此基础上，对拟建中的京沪高速铁路隧道断面的两种备选方案进行了分析讨论，从尽可能降低空气阻力的角度提出了隧道断面的建议方案。

高速列车空气阻力测量分析方法

为从高速列车阻力中分离出空气阻力和其他阻力,基于空气阻力与列车质量基本无关、其他阻力与列车质量成正比的假设,以及列车满载和空载状态下的惰行工况阻力测量数据,建立列车空气阻力、其他阻力、质量和速度的关联方程组,并对空气阻力项施加过零点且单调递增的约束,从而得到高速列车的空气阻力及其他阻力的计算公式;然后采用速度—加速度拟合和基于时间—速度曲线的列车阻力优化2种方法对CRH3型高速动车组的空气阻力进行分析。研究结果表明:利用空气阻力与列车质量基本无关、其他阻力与列车质量成正比的工程假设,可实现高速列车空气阻力与其他阻力的解耦及耦合分析;CRH3型动车组的空气阻力和其他阻力算式中均包含了与列车速度有关的二次项和一次项,但在空气阻力算式中与列车速度有关的一次项数值很小,可以忽略不计;对高速列车而言,采用列车总阻力的形式较采用列车单位基本阻力的形式更能准确地表达列车阻力的特性。

基于道路试验的汽车滚动阻力和空气阻力系数计算方法研究

基于实车道路滑行试验数据,采用两段滑行试验法计算汽车的滚动阻力系数和空气阻力系数。通过在相同条件下车辆的低速滑行试验数据计算所得系数对上述计算结果进行初步判定,证明了两段法计算结果的合理性。采用多车速滑行试验法和功率法对两段法计算结果进行验证,证明了采用两段滑行试验法计算汽车滚动阻力系数和空气阻力系数的正确性。

隧道中列车空气阻力数值模拟研究

建立了一套计算隧道中列车空气阻力的数值方法，其中数学模型采用可压缩性流体的ｋ－ε双方程湍流模型，计算方法采用ＰＩＳＯ算法，对不规则边界提出了速度修正法，在壁函数中引入了壁面粗糙度的影响。通过不同条件下的数值模拟，获得了全场的压力分布，以及空气阻力与基本参数的关系。

非光滑车表的空气阻力特性

基于仿生思想,将自然界中普遍存在的非光滑表面形态应用到汽车车身,利用计算流体力学数值模拟方法,研究采用非光滑车表减小汽车空气阻力的可行性.从汽车空气阻力的组成入手,通过对比光滑车表与非光滑车表汽车的外流场,分析非光滑车表对汽车压差阻力、诱导阻力、摩擦阻力的影响以及减阻机理.

汽车空气阻力系数的二次滑行测量法

在分析与论述国内外测量汽车空气阻力系数常用试验方法的基础上 ,采用二次滑行试验方法测量汽车空气阻力系数 ,并对实车进行了相应的滑行试验 .通过对试验结果的分析与比较 ,证明了二次滑行法可有效地提高空气阻力系数测量的精度 ,误差范围控制在 5 %左右 ;同时简化了试验条件 ,缩短了试验路段长度 ,提高了试验可靠度 .

柔性绳索在空气阻力作用下的动力学仿真研究

柔性绳网的仿真研究是非线性仿真领域的难点之一。笔者基于有限元法,考虑空气阻力和重力的作用,研究了绳索单元力学模型,在ANSYS/LS-DYNA中采用Link167单元建立柔性绳索显式动力学分析模型,提出了运动状态参数提取、空气阻力值计算和通过载荷曲线迭代加载的方式模拟空气阻力作用的方法,实现了单根柔性绳索在空气阻力作用下的动力学仿真。仿真结果与实验结果有较高的一致性,证明了仿真方法的有效性。采用ANSYS参数化设计语言编制流程控制程序,提高了仿真的效率。该方法可以应用于柔性绳、网等织物在流场中的动力学仿真。

高速铁路隧道内列车活塞风和空气阻力的解析计算

本文对高速铁路隧道内列车活塞风的计算方法进行了探讨,建立了反映竖井和会车影响的列车活塞风计算公式,在经典的原朝茂公式的基础上,对有竖井和会车工况下的高速列车的空气阻力进行了解析计算,计算结果可为工程设计提供参考。

迫弹一维弹道修正引信阻力器结构的空气阻力特性研究

为了研究不同阻力器结构的增阻特性,设计了多种结构10个方案的某型迫弹一维弹道修正引信阻力器,测量了配用这些一维弹道修正引信阻力器的某型迫弹在零攻角、低风速下的空气阻力,计算了一维弹道修正迫弹的空气阻力系数及其相对于制式迫弹的增阻倍数,探讨了不同阻力器结构的增阻特性.当引信结构允许设计较大的增阻面积时,选用简单的平面阻力器结构较为合理.