侧向风作用下车-桥系统的气动特性——基于风洞试验的参数研究

为考虑侧向风作用下车辆运动对车-桥系统气动特性的影响,基于研制的移动车辆模型风洞试验系统,针对轨道交通车辆和公路交通车辆,分别采用三车模型和单车模型,测试了不同工况下车辆、桥梁的气动力系数,讨论了车速、风向角、车辆在桥上所处轨道位置以及车辆类型等因素对车辆和桥梁气动特性的影响.研究表明,随着车速的增大和合成风向角的减小,车辆阻力系数和升力系数存在增大的趋势,车速对单车模型气动力系数的影响更显著;车辆在桥上所处轨道位置不同对车辆、桥梁气动力系数的影响均较大,桥梁气动力系数对车速和合成风向角不敏感.

侧向风作用下桥上列车交会过程的空气动力特性

以CRH3型高速列车为研究对象,采用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)数值模拟方法和动网格技术,通过局部动态层变法实现对侧向风作用下桥上列车交会过程的动态模拟,研究侧向风作用下桥上列车交会过程的空气动力特性。结果表明:无侧风情况下桥上列车交会时所产生的交会压力波是导致列车气动力波动的主要原因;在侧向风的作用下车-桥耦合系统的空气动力特性表现出明显的三维时空特性;与无侧向风作用相比,在侧向风的作用下,两交会列车车体表面的整体压力分布已不再具有对称性,其中迎风侧列车所受风荷载较背风侧列车的大;在列车交会过程中,由于迎风侧列车对侧向风的遮挡效应,使得背风侧列车的风荷载突变更加剧烈,这对背风侧列车过桥的安全性和舒适性更为不利;随着列车运行速度的提高,列车的侧向力系数、倾覆力矩系数逐渐增大,而且其气动力系数在列车交会瞬间的突变更加剧烈。

侧向风对自然通风直接空冷塔性能影响的数值分析

采用多孔介质简化模型分析了在不同风速情况下300 MW自然通风直接空冷系统空冷塔内的流场和各凝汽器换热量.结果表明:在没有侧向风时,流场是均匀对称的,此时塔内空气流量最大,而各凝汽器换热量均匀;当有侧向风时,由于空冷塔底部气流存在漩涡,使空冷塔内空气回流,空气流量减小;在风速大于4 m/s时,各凝汽器换热量差异较大,随着风速增加,这种现象加剧.

侧向风干扰下的汽车主动前轮转向最优控制

侧向风对汽车行驶操纵稳定性有重要影响.通过分析侧向风干扰下车辆稳定性,提出基于主动前轮转向(active front wheel steering,AFS)的控制策略.AFS控制器采用线性二次型最优控制算法,以实现横摆角速度和质心侧偏角目标值跟踪.为了评价控制算法,基于MATLAB/Simulink和CarSim协同仿真环境建立整车动力学模型、单点预瞄驾驶员模型、控制器模型、道路和侧向风模型.仿真结果表明,AFS可有效提高车辆在侧向风干扰下的操纵稳定性,且控制算法对车速和路面附着系数具有良好的鲁棒性.

侧向风场作用下横向焊接旋转电弧传感及焊缝跟踪

文中利用侧向风场的吹袭作用来抑制横焊熔池的下淌,研究了在侧向风场作用下焊缝成形质量和旋转电弧的传感特性.提出了一种基于平面拟合的焊枪偏差和电极高度检测算法,实现了同一电流信号下焊枪偏差和电极高度的同时检测.结果表明,适当控制侧风流量有助于抑制熔池下淌、改善焊缝成形.但是随着风速的增加,焊接电弧的熄弧率升高、电弧传感的准确性降低.针对焊接电流的噪声干扰,还设计了软阈值小波滤波算法,并开发了相应的模糊控制算法对焊枪偏差和电极高度进行调节,初步实现了横焊焊缝的成形控制和跟踪.

面向侧向风稳定性的高速客车建模与仿真研究

为分析侧向风对高速客车操纵稳定性的影响,以多体动力学为基础,在ADAMS/Car专业模块中建立了某型号高速客车模型.通过考虑车身上7个离散的侧风作用点,进而实现了风压中心漂移的侧风模型.通过对美国ESV规范中规定的侧风敏感性试验标准的改进,分别进行了计及风压中心漂移侧风实验(test1)、风压中心固定下的侧风仿真试验(test2)、无侧风环境下客车高速直线行驶仿真试验(test3),将三者的仿真试验结果进行对比,认为风压中心漂移的仿真数据更为合理,为改善该车型的侧风稳定性提供了参考依据.

强侧向风作用下的高速列车动力学性能研究

针对强侧向风下高速旅客列车运行安全性问题,利用SIMPACK软件建立了3车三维动力学仿真模型,根据已有的高速列车在侧向风下的空气动力学模拟计算得到的风载荷数据,分析了侧向风对列车在直道和曲线上动力学性能的影响。结果表明,列车的轮轨参数考察指标如轮轨横向力、脱轨系数及减载率等均显著增大,最大值均发生在头车。最后得出几种典型风速下直道和曲线上列车最高允许车速的参考值。

侧向风及车间距对尾随行驶货车的影响

车辆进行尾随行驶时其外流场会受到侧向风及车间距变化的影响,为此本文参照沃尔沃某型号货车,按照1∶1的比例建立了货车仿真模型,利用XFlow作为数值仿真软件,分别对车间距离变化范围为0~30m及侧风来流角度变化范围为0°~20°的情况进行了数值仿真,并从汽车风阻系数变化及节油效果两个方面进行了具体分析。结果显示,在没有侧向风时后车平均节油率为22.96%,当侧向风来流角度为20°时,后车的平均节油率仅为7.41%,表明侧向风的存在大大降低了货车尾随行驶的节油效果。

桥梁侧向风荷载简化计算方法

桥梁风荷载很复杂 ,在桥梁初步设计阶段没有必要进行精确地抖振分析。借助随机振动理论 ,考虑到脉动风荷载的背景和共振分量各自特点 ,在平均风荷载中引入系数计入背景分量。将风荷载简单化 ,以便在简单的设计或初步设计阶段计算桥梁风荷载。

非稳态侧向风对高速汽车操纵稳定性的影响研究

汽车空气动力特性对汽车动力性、经济性和操纵稳定性有直接的影响,高速汽车的空气动力稳定性是汽车高速安全行驶的前提,汽车侧风稳定性研究是汽车操纵稳定性的重要方向之一[1].

悬索桥的侧向风载效应

本文讨论了悬索桥在侧向风载作用下的计算。对侧向风载所引起的静力失稳也进行了分析。

局部干法焊接侧向风场对电弧传感特性影响的试验研究

为了实现使用电弧传感检测技术对局部干法焊接过程的焊缝跟踪,对不同侧向风速下电弧的稳定性和电弧传感特性进行了试验研究。试验结果表明:侧向风场对焊接过程的稳定性具有较大的影响,随着侧向风速的增加,焊接过程的熄弧率明显增大。这说明在局部干法焊接环境中,焊接过程的工艺参数范围变窄。采用多元回归方法对不同侧向风速下电弧传感特性试验数据进行了处理,获得了不同侧向风速下的电弧传感模型。模型表明,随着侧向风速的增加,电弧传感的灵敏度变差。本研究的试验结果为局部干法焊接电弧传感与检测过程的实现提供了基础依据。

侧向风下坦克行驶扬尘质量浓度分布规律仿真

风是重要的战场环境因素,极易对烟尘、扬尘等气溶胶的分布状态造成影响。为得到侧向风对坦克行驶扬尘质量浓度分布的影响规律,基于离散相扩散模型,采用Fluent流体仿真软件对某坦克行驶过程中的扬尘释放与扩散过程进行仿真模拟,得到不同速度侧向风下的扬尘质量浓度分布数据。选择坦克车后3个典型区域进行分析,结果表明:每个区域质量浓度整体有随着风速增大而降低的趋势;坦克车尾附近区域受湍流影响严重,质量浓度值随风速变化存在明显波动;远离车尾区域扬尘质量浓度随风速的增大而下降明显。

侧向风速对地下硐室火灾影响的试验研究

采用自主设计搭建的小尺寸试验台对侧向通风条件下地下硐室火灾燃烧规律进行了研究,选取三种通风速度和三种火源功率。结果表明,在侧向风作用下硐室内火焰摆动、旋转明显,可燃气更容易被吹出造成火焰溢出燃烧现象;侧向风降低了硐室温度和促进了硐室内流场混合,风速越大硐室上部温度越低,达到轰燃的时间也越长,但侧向风造成的流场扰动缩短了大风速工况达到稳定温度的时间;在硐室下部,侧向风在前期促进了流场的扰动,且风速增大扰动增强导致硐室下部温度升高,而在后期侧向风则主要为降温作用。

列车在强侧向风力作用下的倾覆力矩

文章重点讨论了风力的方向和列车速度对倾覆力矩的影响。建议:在强侧向风力袭击下运行的列车,应当减速运行或停车以保障旅客和列车的安全;对于在强风区运行的现有列车要进行空气动力学侧向作用力系数CF和倾覆力矩系数CM的测定,以便确定能保证列车安全运行的最大允许风速。

侧向风场中无人机的飞行研究

介绍了无人机在大气环境中所受到的气动力,研究了侧向风场对无人机的作用,讨论了风速对无人机导航控制的影响,提出了在一定程度上减小侧风影响的控制方法,并进一步推导计算了水平方向上的当地平均风速。

侧向风对挑檐防火阻隔作用的影响

建立了简易全尺寸建筑模型,采用FDS进行火灾模拟。选取火源功率为4 MW,设置0~10 m/s的侧向风,研究不同风速条件下挑檐临界特征尺寸以及火焰最大侧向蔓延距离的变化规律。研究结果表明:侧向风速较低时,溢出火焰主要为向上层蔓延,表现为热浮力主控;侧向风速较高时,溢出火焰表现为风速主控,挑檐最大临界长度为3.6 m;侧向风速继续增加时,溢出火焰不再接触挑檐,向邻侧蔓延,临界风速为6 m/s;溢出火焰侧向蔓延距离随风速增大先增大后缓慢减小,临界风速为8 m/s,溢出火焰的最大侧向蔓延距离为4.4 m。

接包机排风罩捕集区域受侧向风影响的研究

排风罩是局部通风系统的主要设备之一,其集尘性能直接关系到生产作业场所粉尘的控制效果,排风罩性能受诸多因素制约,当系统参数确定后,考虑外界干扰的影响就显得尤为重要。作者针对水泥行业包装作业典型生产工艺过程和现场布置,运用现场调查、试验性公式计算与数值模拟等研究方法,对包装车间接包机排风罩外部气流流场进行量化研究。通过现场调查获取流场特点与数据,由实验性公式计算和数值模拟得出排风罩捕集区域的特征距离、流场特征线及典型平面的风速分布云图。从而得出结论:侧向风对接包机排风罩捕集效率的影响很大,排风罩捕集效率下降达50%。

侧向风对汽车列车空气阻力的影响

侧向风对汽车列车空气阻力的影响浙江省丽水地区汽车改装厂颜增品编译主题词：汽车列车，空气阻力空气阻力能影响汽车列车的许多性能，首先是燃油经济性有着很大的影响。按现行的燃油消耗计算方法，为了确定流线型系数的大小，常常要运用当空气流入角为０”时，风洞或道路...

侧向风作用下跨座式单轨车辆运行平稳性研究

针对侧向风作用下跨座式城市单轨车辆的运行平稳性问题,利用多体动力学软件Adams建立跨座式单轨车辆"车体—轮胎—轨道梁"耦合系统动力学模型,基于空气动力学原理,研究了侧向风风压中心随着车辆运动过程的变化情况,并对不同车速、风速、轨道梁线形下跨座式单轨车辆在侧向风作用时的运行平稳性进行仿真计算和对比分析,结果表明,车速和风速的变化对在侧向风条件下的跨座式单轨车辆横向加速度影响很大,会进一步影响车辆的运行平稳性,且当车速或风速过大时,车辆不满足平稳性指标,会发生失稳现象。