空气动力制动风翼在车上布置数值仿真研究

采用流体仿真分析软件FLUENT研究制动风翼尾迹的影响范围及制动风翼纵向间距对制动效果的影响,同时分析制动风翼不同横向间距对制动阻力影响的规律。结果表明:2幅制动风翼的纵向间距越大,列车前部制动风翼对后部制动风翼的尾迹影响越小,当2幅制动风翼的纵向间距超过2节车厢长度时,这种影响完全消失;在制动风翼面积相同的条件下,增大每幅2片制动风翼的横向间距,能够提高风翼的单位面积制动阻力;由制动风翼产生的制动瞬时减速度随制动初速度的增加而增加,在紧急制动初速度为500km.h-1时由制动风翼产生的制动合阻力约为160kN,此时的制动瞬时减速度约为0.33m.s-1,可知,列车高速运行时由空气动力制动产生的制动阻力对高速列车制动贡献很大,空气动力制动在高速时具有优良制动性能。

空气动力制动制动风翼纵向位置制动力规律

分析了全列车均装制动风翼时,不同纵向位置处制动风翼周围流场特性,数值计算得到迎风面第1块制动风翼产生的制动力最大,其余制动风翼产生的制动力逐渐减小,且减小幅度逐渐减慢的制动力规律.结合某高速列车车型,考虑减少受电弓影响,分析受电弓车辆不装制动风翼时,纵向位置各制动风翼产生制动力规律,并同每辆车均安装制动风翼时制动力规律进行对比.最后,对空气动力制动产生制动力效果进行了分析.

高速列车空气动力制动会车动力学性能

采用流体力学模拟两列高速列车以400km·h-1速度交会时工况,计算列车气动载荷,并结合高速列车动力学模型研究会车工况下制动风翼板开启对列车动力学性能及运行安全性影响.结果表明:交会时列车横向及垂向位移及振动加速度均增大;与未采用空气动力制动相比,制动风翼板开启后车体振动加速度、列车最大脱轨系数、轮重减载率等均发生变化,但其运行安全性指标均在合格范围内.

基于CFD的高速列车空气动力制动风翼板型研究

采用流体仿真分析软件FLUENT研究了6种制动风翼板型的流场结构和气动力特性,对比分析了各种制动风翼板型迎风面风压分布、制动阻力以及对列车运行稳定性影响较大的侧向力和升力.采用三维雷诺平均N-S方程(RANS),结合k-ε湍流模型,用有限体积法将控制方程离散求解,用SIMPLE法耦合压力-速度场进行数值求解.结果表明:在各种板型迎风面投影面积相同的情况下,凸板和车顶随形板型迎风面压力分布要比凹板好,凹板在尖角处出现压力突变和应力集中现象,因而凸板和车顶随形板型受力性能更好;凹板制动阻力大小稍大于平板,平板可提供的制动阻力稍大于凸板和车顶随形板,但整体上各种板型制动阻力变化幅值均较小;车顶随形板型侧向力大小相比其他板型很小,所以对列车运行稳定性影响最小;各种板型在z轴方向产生的升力相差不大,数值大小分布在600~800N之间.最后得出车顶随形板型的综合制动性能相对更好.

空气动力制动风翼板气动干扰效应研究

基于三维定常可压缩N-S方程和Realizable k-ε双方程湍流模型,采用有限体积法对空气动力制动风翼板气动干扰效应规律进行了研究,结合某高速列车车型,分别对列车安装两排风翼板和三排风翼板两种情况进行研究,在每种情况下通过调整风翼板之间的轴向间距进行多工况对比分析。结果表明:当两排风翼板轴向间距不断增大时,后排风翼板产生的制动阻力逐渐增大,气动干扰效应不断减弱;当两排风翼板的轴向间距小于15 m时,前排风翼板对后排风翼板的气动干扰明显,当两排风翼板轴向间距超过20 m后,气动干扰效应基本消失;在消除前排风翼板对后排风翼板气动干扰的前提下,第2排风翼板产生的制动阻力相对第1排下降明显,第3排风翼板产生的制动阻力相对第2排下降幅度变缓,第2排风翼板和第3排风翼板产生的制动阻力相对第1排均较小。

空气动力制动研究初探

分析了速度350km/h及以上高速列车制动系统的特点;对装有风阻制动板的列车进行了数值仿真计算,得到了所设计的风阻制动板产生的制动力值,验证了风阻制动板产生制动力的效果以及前后制动板相互干扰的影响;对空气动力制动产生的附加问题进行了分析,指出了空气动力制动需要进一步研究与探讨的相关内容。

高速列车空气动力制动装置气动噪声的数值模拟

针对带空气动力制动装置高速列车气动噪声问题,采用纳维斯托克斯方程、基于标准k-ε模型模拟高速列车外流场,利用Lighthill-Curle声学比拟理论预测高速列车空气动力制动装置诱发的气动噪声。应用Fluent软件对高速列车空气动力制动装置的外流场和气动噪声进行数值模拟,分别针对空气动力制动装置的不同形状、不同安装位置以及不同速度这3种情况,对其表面噪声源进行研究、计算和分析。结果表明,高速列车空气动力制动装置的气动噪声源分布满足基本规律,在噪声允许范围内,此装置合理的形状设计以及恰当的安装位置,对降低气动噪声有一定作用。计算结果为工程设计人员提供了有力的参考依据。

应用LBM方法对列车空气动力制动的数值研究

本文应用LBM(Lattice Boltzmann Method)数值计算方法对列车空气动力制动在不同速度下风翼提供的制动力和在相同列车速度下风翼的形状选择、位置安装以及不同安装数量等情况进行了研究、计算和分析。计算结果为工程设计人员提供了有力的参考依据。

高速列车空气动力制动方案研究

对速度在100km/h到400km/h区间,装有风阻制动板的高速列车进行了数值仿真计算。在面积相同的情况下,研究了不同形状的风阻制动板所产生的制动力值,并对空气动力制动产生的制动动力效果进行了分析。仿真结果表明,带有风阻制动板的列车在整车气动阻力上远大于原型车,且随速度的提高而制动阻力效果更加明显;在相同面积下,不同摆放形式的风阻制动板会产生不同的制动效果,综合比较下,2块分开放置的风阻制动板是最优方案。

空气动力制动前排风翼板制动力影响规律

为得到第1排风翼板对空气动力制动能力的影响规律,结合某高速列车车型,采用流体仿真软件FLUENT研究第1排风翼板高度和横向间距变化对后排风翼板的干扰规律。结果表明:第1排风翼板的高度变化对后排风翼板的流场影响较小,同时随着其高度的降低,后面2排风翼板产生的制动力变化不大,各排风翼板可提供的总制动力大幅降低;随着第1排风翼板横向间距逐渐增大,第2、3排风翼板提供的制动力不断增大,当第1排风翼板横向间距为400mm时,各排风翼板产生的总制动力值达到最大,空气动力制动能力有明显的提升。最后通过风洞试验验证了采用Realizable k-ε双方程模型模拟带风翼板高速列车外流场湍流的可靠性和计算精度。

空气动力制动对汽车气动影响初探

在CATIA环境中使用NURBS方法完成汽车外形的数字化表达,并且在FLUENT软件中完成一系列的数值计算,研究了汽车使用空气动力制动前后,气动力随速度的变化规律,以及在并行时的气动特性变化规律,探讨了运用风阻制动技术所带来的一些挑战。研究过程中首次提出了气动主导因子Zd和气动稳定因子Wd的概念与计算方法,并成功应用于研究中。最后对公式进行了进一步的推广,使得公式具有更广泛的应用价值。

宫崎试验线车辆空气动力制动装置的开发

日本决定在ＭＬＵ００２Ｎ磁浮车上安装两套空气动力制动装置。其制动系统原理是空气阻力与车辆迎风面积和运行速度的平方成正比。紧急制动时打开平时与车辆表面齐平的动力制动板，通过增大车辆前面的迎风面积来增大空气阻力。

山梨试验线车辆空气动力制动

介绍了山梨磁悬浮车辆空气动力制动的构造及试验结果

高速铁路用空气动力制动装置的开发

为缩短高速列车在紧急制动时的停车距离,研制出一种小型化、轻量化的空气动力制动装置。为了检测其空气动力特性,在风洞设施中以400 km/h的最高流速对全尺寸原型装置进行了试验。试验结果表明,装置展开的响应时间只有0.39 s,原型装置每个单元能够产生2.3 kN的气动阻力。此外,利用计算流体动力学(CFD)对性能进行了计算。对设有大量设备的车顶周围进行CFD分析,结果表明交错布置的装置与标准平行布置的相比,总阻力可增加10%。

基于CFD分析的汽车空气动力学制动研究

考虑在制动时汽车空气动力学对汽车的影响,文章以提高制动性能为目标,应用计算流体动力学的方法对汽车尾部空气流动特征进行数值仿真,对某轿车设计出一个契合在汽车行李箱上的可翻开的翻板,旨在利用其产生的附加风阻力和负升力来减少制动时间和制动距离。通过调节翻动式后翼板的角度,用CFD软件得到数值仿真对比。结果表明,在初速度为40 m/s时开始制动,翻动60°的翻板可以减少4.8%的制动距离和3.3%的制动时间。

速度达350km／h及以上的高速列车非黏着制动装置的研究

制动系统是铁路高速列车的关键技术之一。要保持高速列车安全运行，需要研究先进的制动方式和制动系统部件。高速列车制动时的初速度高，累积的动能相当巨大，又必须在与列车最高速度对应的、规定的制动距离内转移并耗散这些巨大的动能，以达到列车减速和停车的目的。因此，当今世界各国的高速列车制动系统无一例外采用组合制动方式，包括机械制动（如车轮踏面制动、盘形制动）、电制动（如再生制动、电阻制动）、涡流制动（如轨道涡流制动、圆盘涡流制动）、轨道电磁制动、空气动力制动（风阻制动）等某几种制动方式的组合。