波浪荷载作用下车辆-轨道-悬浮隧道动力响应研究

为实现波浪荷载作用下车辆-轨道-悬浮隧道系统耦合动力学行为模拟和分析,基于车辆-轨道耦合动力学理论,引入轮轨非线性时变单元矩阵法和结构单元多尺度耦合法,采用弹簧-阻尼单元模拟锚索系统,建立车辆-轨道-悬浮隧道动力相互作用模型;根据线性波浪理论和Morison方程,确定波浪荷载计算方法;最后,基于所建立的车辆-轨道-悬浮隧道动力相互作用模型开展数值仿真模拟,研究波浪荷载作用下锚索等效刚度、波浪高度、行车速度等参数变化时系统振动响应特性及传播规律。研究结果表明:锚索等效刚度变化对轨道-悬浮隧道系统结构位移的影响显著,提高锚索等效刚度能够有效抑制结构位移增大,且考虑部分锚索失效后系统结构位移变化较大,位移增幅均大于43%,不利于结构稳定;轨道-悬浮隧道系统结构的横向位移主要由波浪荷载引起,随着波浪高度增加,轨道-悬浮隧道系统结构位移整体上呈增大趋势;在工程设计过程中,应充分调研场地水环境,并合理设置轨道-悬浮隧道系统的结构参数,以确保系统的安全性和稳定性。

高速列车进出隧道空气动力学特征模型实验分析

高速列车在进出隧道时,会产生一系列气动效应,以致于在隧道周围形成噪声污染,降低列车乘坐的舒适度。模型实验是研究和解决这些问题的有效方法。在建立高速列车模型实验相似准则的基础上,利用压缩空气式高速列车模型发射系统对高速列车进入隧道过程进行了模型实验,对测试结果进行了分析,得出压缩波产生、传播的一些规律,并将测试结果与现场实测数据进行比较,验证了模型实验结果的可用性和相似准则的正确性。

高速列车进入隧道空气动力学模型实验分析

高速列车在进出隧道时,会产生一系列气动效应,引起噪声及车厢内压力变化,对乘客及环境造成损害。实验测试和数值模拟是研究这一问题的有效方法。本文利用这两种方法对高速列车在进入隧道过程中,压力的变化情况进行了计算和测试。从得到的结果可以看出,它们能够起到相互补充,互相印证的目的。通过对结果的分析,也得出压力波产生、变化的一些规律。

高速列车进出隧道空气动力学研究的新进展

综述国外关于高速列车进出隧道时产生的压力波、压力波变化剃度、形成机理、计算方法、实验方法方面的研究成果以及减少压力波的解决方案,如选取较大的隧道断面,减低阻塞比、修建缓解压力波的附属构筑物等。但对该问题的研究,还存在理论分析不完善、实际造价昂贵等问题。为深入研究上述问题,建立了高速列车空气动力学分析系统。通过对数值模拟与初期实验结果比较,两者能较好地吻合,表明该实验系统运行正常,能够满足对高速列车实验研究的需要。

国外高速列车进出隧道空气动力学模型实验研究方法

隧道空气动力学是隧道设计中面临的一个主要问题。高速列车进出隧道、两高速列车在隧道内相会时,会引起噪声及车厢内压力的变化,不仅对乘客及环境造成损害,也对列车的稳定、走行阻力以及车体构造都有影响,还会危及隧道中作业人员的安全。因此,开展高速列车隧道空气动力学的研究,是隧道设计和既有隧道改造的重要依据。这类问题研究方法很多,主要有:模型实验、数值模拟、现场实测。模型实验研究是较为经济、可靠的方法。在收集大量国内外模型实验研究文献的基础上汇集、论述了浅水槽、各种发射式列车模型实验研究方法的实验原理、实验系统配置及检测方法。并对各种方法进行了比较,得出摩擦发射式列车模型实验是最理想的实验研究方法。

热空气-微波耦合天然橡胶干燥机设计及其干燥动力学研究

为了解决天然橡胶加工中存在的干燥时间长、能耗高、环境污染和设备占地较大等问题,设计了一种热空气-微波耦合天然橡胶干燥机,以实现两种干燥方式优势互补,提升天然橡胶加工干燥技术水平。以胶乳级颗粒胶为研究对象,采用该设备研究了微波干燥和热空气-微波耦合干燥特性,及耦合干燥动力学。研究发现:当天然橡胶初始含水率高时,采用微波干燥容易使橡胶受热不均匀,从而发生内部局部过热,使胶粒发粘变坏,影响天然橡胶的性能;而采用热空气-微波耦合干燥,橡胶的干燥时间由单独用热空气干燥的415.8 min降至耦合干燥的107 min,且干燥过程传热比较均匀,得到的橡胶品质较好。根据天然橡胶的水分变化规律,建立了天然橡胶热空气-微波干燥动力学模型,其动力学模型为:MR=(1-a)exp(-0.0485t^(0.685))+(1-b)exp(-4.76×10^(-76)t^(35.905))。

高速列车隧道空气动力学数值仿真系统的开发

介绍高速列车隧道空气动力学数值仿真系统的原理与应用。该系统对高速列车通过隧道时诱发的空气动力学效应进行模拟,计算结果有利于隧道的优化设计。

高速列车在隧道中运行时产生的问题——报告7:在RILLY-LA-MONTAGNE隧道中的空气动力学测量结果

叙述了在RILLY-LA-MONTAGNE隧道采用高速列车(TGV)车组和普通车辆组成的列车完成的空气动力学测量结果。报告包括对隧道、列车和测量设备的描述以及对试验结果的讨论。该试验结果可用于需要验证的各种型式的隧道和列车的参数计算。

中国列车空气动力学研究进展

论述了列车空气动力学研究方法:数值模拟计算、风洞试验、动模型试验和在线实车试验;讨论了几种典型列车的空气动力性能:中华之星高速列车、双层集装箱货运列车、磁浮高速列车;建立了列车交会压力波、线间距、安全退避距离的理论关系式;研究了列车流线形外形与气动性能的关系:流线形头形、车身截面外形、列车编组方式、车体表面以及影响气动性能的受电弓导流罩、外风挡、底罩及裙板、导流板等主要部件,介绍了研制流线形列车车体的成套技术及全面推广应用情况;研究了隧道-列车耦合空气动力特性;论述了为既有线5次大提速、百里强风区的兰新铁路解决的列车空气动力影响行车安全问题。

列车隧道空气动力学研究综述

综述列车通过隧道时的气动效应及其原理,介绍列车过隧道时压力波的形成和变化规律以及研究方法,分析车型、车速、隧道长度以及阻塞比等相关参数对隧道气动效应的影响,并从车体优化和隧道结构优化2个方面分析减小隧道空气动力效应的措施。最后,总结目前在列车隧道影响因素和缓解措施方面的研究成果,并从气动荷载对隧道结构、列车结构以及隧道内附属结构的安全性问题、隧道空气动力学问题和大风环境下的隧道空气动力学问题3个方面进行展望。

高寒地区高速铁路隧道空气动力学与隧道防冻耦合特性研究

正1问题的提出铁路运输由于其运量大、运行安全、受天气条件影响小,符合未来交通发展的节能、环保理念,因此成为我国经济增长和未来一段时间建设的主要方向之一。目前,我国已经进入高速客运专线的快速发展阶段。国家《中长期铁路网规划》于2004年经国务院审议通过,其发展目标为:到2012年,全国铁路营业里程将达11万公里。

隧道空气动力学实车试验研究

为了指导既有线200km／h提速技术改造，为第六次大提速的顺利实施提供经验。2005年5月至6月在遂渝线的太和至北碚北路段进行了200km／h提速综合试验，隧道空气动力学是其中的重要测试内容之一。利用地面和车载测试系统，对列车车体表面、车厢内部、隧道壁面空气压力变化、隧道内列车风、隧道口微气压波和隧道壁面振动加速度等参数进行测试。测试结果表明：测点压力变化幅值与列车运行速度的1．7-2．4次方成正比，具体取值与车型和测点位置有关；隧道内列车风风速与列车运行速度成线性关系；隧道口微气压波幅值近似与列车运行速度的三次方成正比、与测点距隧道口距离成反比。列车以200km／h速度过隧道时，车厢内3s最大压力变化幅值为1875Pa，车厢内43％的人有明显耳痛感，显然英国标准（3000Pa／3s）过于宽松；200km／h速度下引起的列车风风速为14．8m／s，超过了人体安全风速值（14m／s），建议列车运行期间，不进行隧道作业。

高速列车过隧道对弓网动力学影响分析

为研究高速列车通过隧道时产生的受电弓空气动力学效应对弓网动力学性能的影响,分别建立了受电弓/高速列车空气动力学仿真模型和弓网耦合系统动力学模型。采用滑移网格技术实现了高速列车运动,通过有限体积法求解三维瞬态可压缩Navier-Stokes方程和k-ε两方程湍流模型,计算了列车速度为350 km/h通过隧道时受电弓的气动抬升力,对考虑和未考虑列车通过隧道产生的受电弓气动抬升力作用时的弓网动力学响应进行了对比分析。计算结果表明,受电弓气动抬升力在隧道入口和出口时出现峰值,隧道内的气动抬升力较明线上大;通过隧道时产生的受电弓气抬升力变化对弓网接触压力和接触线抬升位移具有显著影响,导致受流质量变差。

横风下高速列车流固耦合动力学联合仿真

基于车辆-轨道耦合动力学和空气动力学建立了高速列车流固耦合动力学行为的联合仿真计算方法。通过将车辆-轨道耦合动力学计算程序嵌入流体力学程序中,避免了流体和固体两个求解器之间的数据交换通讯,并且采用耦合迭代步内流固边界条件气动力线性插值的办法,实现了流体和固体两个求解器时间迭代步长的独立选取,提高了计算速度。利用建立的流固耦合计算方法,研究了6级横风环境下列车以350km/h速度运行时的流固耦合动力学行为。比较了离线仿真和联合仿真两种方法下列车气动力与姿态、安全性和舒适性指标的差异。研究表明:列车-气流的流固耦合效应对头车气动力和姿态的影响显著,头车安全性指标有所恶化。

铁路隧道缓冲结构空气动力学特性的试验研究

为了研究高速列车进入隧道时在隧道内所产生的空气动力学问题,开发了一套以压缩空气作为动力来驱动列车模型的缩尺模型试验装置。通过模型试验系统对高速列车突入带开口型入口(即缓冲结构)隧道所产生的复杂压力场进行模拟,通过分析模型试验结果中的压力及压力梯度曲线所表现的规律,对该类型入口削减隧道入口处的最大压力和最大梯度值的效果进行了研究,其削减效果依赖于其各自的特征参数。最后,通过理论推导和模型试验,得到了开口型缓冲结构的最小长度的计算公式。

高海拔地区高速铁路隧道空气动力学特性

为了获得高海拔地区隧道空气动力学效应随海拔高度的变化规律,针对我国中西部及西南部艰险困难山区高海拔低温的气候特点,给出了高速列车进入隧道时产生压缩波的三维可压缩、粘性、非定常流场数值模拟方法,对高速列车进入低气压隧道时产生的气动效应进行研究.研究结果表明:隧道所处海拔高度的变化对隧道内压缩波及隧道出口微气压波的影响较大,随着海拔的升高,大气压的降低会导致隧道内压缩波及隧道出口微气压波的最大值及最小值呈线性降低,降低幅度分别为70%和71%,而大气压的变化对测点压力波形无影响;随着温度的降低,隧道内的压缩波及隧道出口微气压波的最大值及最小值均降低,降低幅度分别为34%和36%,基本呈线性效应;海拔高度的变化对隧道内及隧道外气动效应的影响比温度的大.针对我国高海拔地区的气候特点,根据旅客的舒适度准侧,提出了CRH380B型高寒列车在列车速度为350 km/h、气压为75.99 k Pa及气体温度为250 K时的隧道净空断面积约为96 m2,可为下一步高海拔低温条件下高速铁路隧道净空断面积的设计提供参考.

海峡隧道列车的空气动力学

本文针对海峡隧道及将在其中运行的穿梭列车的设计,提出了一些空气动力学方面的观点。作者介绍了两条运行遂道和中间的服务隧道以及正规的及辅助的通风系统、横通道和减压风道的基本几何形状。减压风道对空气动力学的设计有很大的影响,文中也概述了确定减压风道的数量及尺寸的方法。 一些典型的计算结果表明了在正常运行情况下典型列车设备的压力、空气速度和列车的牵引阻力,这些都按无减压风道的计算结果作了比较。 本文还揭示了压力对穿梭列车设计的影响,包括对车厢结构可承受的最大荷载和疲劳荷载以及压力差对车厢之间互通门的影响。最后,文章以空气动力学对隧道固定装置的影响作为结束语。

高速列车空气动力学

着重描述了高速列车与其它交通工具在空气动力学方面的差异,重点在包括磁悬浮列车(Maglev)在内的现代高速列车.这些差异与下述因素紧密相关:高速列车贴近地面或轨道运行、其长径比远大于其它交通工具、两列火车会擦身而过,与道旁建筑物相互干扰、常受到横风的干扰、通过隧道时会产生隧道出入口效应。本文综述了最新的相关信息,涵盖实验技术和实验结果、理论分析和数值方法。

基于空气动力学的高速列车造型设计研究进展

高速列车作为一种高速、高载的现代轨道交通工具,其造型设计成为工业设计领域的重要研究方向。为避免造型设计中美观性与实用性相分离,对高速列车的造型与空气动力性能的关系进行了研究。通过对相关文献的搜集整理与对比分析,梳理了近年来高速列车空气动力学与造型设计领域的研究成果,分析了影响列车气动性能的造型设计因素,总结了基于空气动力学的高速列车造型设计准则,为该领域的设计研究提供参考。

高速列车隧道内等速交会对车辆动力学性能的影响

基于风压载荷空气动力学控制方程,利用计算流体力学软件FLUENT,分析高速列车在不同线间距隧道内,以不同速度级等速交会时的车体表面风压和受到的气动力;将隧道内交会时受到的气动力以时程荷载的形式施加到车辆动力学模型中,分析其对各项车辆动力学性能的影响规律,并进行安全性和平稳性指标分析。结果表明:列车在隧道内等速交会时,头车所受的气动阻力、升力、横向力最大;高速列车表面所受的风压极值与速度的2.2~2.3次方成正比,所受的气动阻力、升力、横向力与速度的1.8~2.4次方成正比;隧道内高速交会对车辆安全性指标影响不大,仅在交会瞬间产生较大的车体横向振动,当运行速度达到400km·h^-1时各项安全性、舒适性指标均满足限值要求。