强横风下高速列车外风挡非定常气动载荷特性研究

随着列车服役时间的延长,在恶劣运营环境作用下,外风挡容易出现变形、龟裂等故障问题,危害行车安全。为分析恶劣环境下外风挡的位移、应力及气动激励的变化规律,基于流固耦合振动理论,采用数值仿真方法,分析高速列车以速度250 km/h在不同横风风速环境下运行时,车端外风挡的气动性能和流固耦合特性。研究结果表明:列车不同位置处的外风挡均在迎风侧的尾流区域产生最大位移和应力,且随横风风速的提高而增大。当车速为250 km/h,横风风速为25 m/s时,外风挡的最大位移产生于Fd1-3截面,对应的位移为8.63 mm。气动力频率方面,外风挡所受气动力的主频较为集中,不同位置的气动力主频均围绕一个固定值小幅波动。在15、20和25 m/s横风风速下,外风挡所受气动力主频分别为5、15和19 Hz。综合位移与气动激励情况,二者在整体趋势上有较好的对应关系,位移的响应会略微滞后于气动激励的响应。

CRH2和CRH3型动车组用U形外风挡的耐低温性能研究

以三元乙丙橡胶(EPDM)为主体橡胶,通过添加石蜡油以及EPDM与聚烯烃弹性体(POE)和顺丁橡胶(BR)并用来制得耐低温性能优良的CRH2和CRH3型动车组用U形外风挡胶料,并测试U形外风挡涂层性能。结果表明:添加石蜡油可以提高外风挡胶料的耐低温性能,但会影响U形外风挡漆膜与母材的附着力,石蜡油用量不宜超过10份;EPDM与BR和POE并用可以获得耐低温性能(耐-55℃低温)、耐屈挠性能和物理性能优异的U型外风挡胶料,制得的U型外风挡适合在较寒冷的环境下使用。

高速列车U型橡胶外风挡结构模态有限元计算与试验分析

随着旅客列车运行速度的提升,安装在车厢连接处的U型橡胶外风挡结构在列车空气动力作用下产生变形振动,当气动载荷的激励频率接近外风挡结构固有频率时易引起共振现象。为分析U型橡胶外风挡结构固有动态特性,利用模态有限元计算和试验相结合的方法,比较有限元模态计算中2种材料本构模型的区别,并研究模态试验激励点与响应点位置对U型橡胶外风挡结构模态参数的影响。研究结果表明:有限元模态分析时,网格单元层数过少导致计算结果刚度偏大;采用Mooney-Rivlin本构模型计算橡胶材料模态参数相对于线弹性更为合适;有限元模态分析所得结构振型可为模态试验响应点位置的选择提供指导。研究成果可为高速列车U型橡胶外风挡结构设计提供参考。

车身外流场数值模拟

对某轿车车身的外流场进行了数值模拟,并分析了后风窗斜度对车身空气动力性能的影响。采用Hyper-mesh得到高质量的流场计算网格,运用Fluent求解计算,得到流场的CFD分析数据。利用HyperMorph实现车身网格的变形,在此基础上分析后风窗斜度对车身空气动力性能的影响。结果表明,小斜背的阻力系数较小;不是所有斜背汽车在后风窗斜度为30°时都会出现气动阻力系数峰值现象。本文所介绍方法可以应用于汽车的空气动力学设计,完善汽车的空气动力性能。

基于正交试验的高铁橡胶外风挡注射成型工艺参数优化

基于Moldflow软件,采用正交试验和响应曲面法,对高铁橡胶外风挡注射成型的模拟方案优化设计,并对注射成型工艺参数进行研究。结果表明:模具温度是影响橡胶外风挡顶出时的体积收缩率和缩痕指数的最显著工艺因素,其次分别是熔体(胶料)温度、保压时间、保压压力、注射时间;优化的注射工艺参数为:模具温度185℃,熔体温度65℃,注射时间160 s,保压时间14 s,保压压力110 MPa。在此工艺参数下的橡胶外风挡顶出时的体积收缩率最大值为4.165%,缩痕指数最大值为5.103%。