裙板格栅方向对高速列车设备舱通风性能影响研究

为研究不同方向格栅对高速列车车下设备舱通风性能的影响,以一段某型高速列车实车所用设备舱为试验对象开展了风洞试验,同时基于Realizable k-ε湍流模型构建了风洞试验的数值计算模型.通过风洞试验结果验证了数值模型的准确性,并获得了一套适用于设备舱裙板格栅区域的网格划分参数.基于经风洞试验验证的数值模型和网格划分参数,建立了头车包含设备舱的三车编组数值计算模型.以不同方向格栅(竖向和横向)为研究对象,分析了300 km/h速度等级下设备舱格栅通风口的通风量及设备舱内部的速度分布情况.结果表明:装配两种格栅时,设备舱的总进风质量流率基本一致,其中,装配竖向格栅时,其两侧的进风质量流率基本一致,但装配横向格栅时,其两侧的进风质量流率有所差异,相较于前者,其y-侧的质量流率减少了6.59%,y+侧的增加了6.79%.装配竖向格栅时,气流均匀地从整个格栅区域进入,其进入方向与列车运行方向相同,且速度较小;装配横向格栅时,气流集中从格栅右侧区域进入,其进入方向与列车运行方向相反,且速度较大.通过综合对比质量流率及设备舱空间气流速度,发现装配横向格栅时的通风性能较优.

基于线上+线下混合模式的认识实习改革研究

随着信息技术的高速发展,以及疫情形势下对认识实习开展方式的考究,对传统教学模式下的认识实习进行改革,以所在交通设备专业为例,提出基于线上+线下混合模式的本科认识实习改革模式研究,线上聘请多位现场生产单位、运维单位内经验丰富知识储备足够的专家开展专题讲座,并利用网络资源开展视频教学,线下开展运营和生产单位实地实习,嵌入虚拟现实技术辅助教学,综合课程设计激发学生创新能力,在一定程度上提升认识实习的效率,为高校的实习模式提供借鉴。

风电场风速短期多步预测改进算法

对风电场风速实现较准确的预测,可以有效减轻并网后风电对电网的影响,提高风电市场竞争力。该文运用时间序列法对我国某风电场测风站实测风速建立时序求和自回归滑动平均(auto regress iveintegrated moving average,ARIMA)ARIMA(11,1,0)模型,并进行风速预测。针对模型在超前1步预测时出现的延时问题,引入卡尔曼预测法加以改进,提出卡尔曼时间序列法。针对时序模型超前多步预测精度低的问题,提出滚动式时间序列法。对提出的两种改进方法进行实例验证,结果表明,卡尔曼时间序列法不仅改善了预测延时问题,而且把超前1步预测的平均相对预测误差从6.49%降低为3.19%;滚动式时间序列法改善了多步预测的精度问题,模型超前3、5、10步预测的平均相对预测误差分别仅为7.01%,7.63%,8.42%。两种改进方法都没有明显增加时间序列法的建模计算量。

基于时间序列分析和卡尔曼滤波算法的风电场风速预测优化模型

为提高风电场风速的预测精度,解决时序模型预测延时的问题,文章提出了一种时间序列分析和卡尔曼滤波相结合的混合算法。基本思路为:首先利用时间序列分析理论,对风电场风速信号进行非平稳建模,得到符合其变化规律的模型方程;其次通过得到的模型方程推导出卡尔曼滤波法的状态方程和观测方程;然后依靠卡尔曼预测递推方程进行预测;最后对某实测风速信号进行预测。实例分析表明:采用该混合算法可以提高预测精度,而且较好地解决了预测延时问题。

横通道对缓解隧道瞬变压力的研究

利用三维、可压缩、非定常的N-S方程和k-ε双方程湍流模型,采用有限体积法对两单线隧道之间的横通道缓解隧道内瞬变压力的影响进行了数值模拟,得到了当高速列车通过有无横通道的隧道时隧道壁面及车体表面测点的瞬变压力时间历程及其变化幅值。计算结果表明:(1)设置横通道可以有效缓解高速列车通过隧道时引起的瞬变压力;对于靠近横通道位置处的隧道壁面测点,横通道的设置可以使其压力变化幅值降低37%左右,同时可使车体表面测点的瞬变压力幅值降低30%多;(2)相同截面面积、不同截面形状的横通道,缓解效果基本相同;(3)针对参数确定的隧道,存在最佳横通道截面积值,使其缓解隧道内瞬变压力的效果最佳。

一种有限元科学计算可视化方法

通过线性插值和关联网格追踪建立了有限元二维基本单元的等值线生成算法;建立了平面局部坐标和三维整体坐标的转换关系式,并结合分体为面的思想将二维单元可视化算法推广到三维空间;构建了结构变形图比例放大因子计算公式;以三维有限元可视化算法构建了轴承座强度分析的等效应力云图和铁路货运罐车前六阶模态振型图。结果表明,该算法能够准确有效地描述有限元分析结果,具有工程应用价值。

基于接触非线性的自翻车FEA实现

基于FEA(Finite Element Analysis)接触非线性,利用ANSYS软件实现了改进的新型自翻车车体非线性静强度分析,突破了国内外因自翻车模型庞大,结构复杂,接触边界条件繁多而带来的有限元非线性分析的困难。分析过程中充分考虑了自翻车体倾翻机构、八字面挡铁、活动卸货门等关键构件间特有的接触情况,更切实际地模拟了倾翻机构的工作状态,减小了仿真分析的误差。细述了自动倾翻车体结构建模过程中接触部件间的细节处理。通过接触非线性分析计算,得到了关键位置的应力分布情况,车体结构静强度与刚度均满足设计要求。

集装箱列车通过隧道气动阻力影响因素分析

采用三维粘性、可压缩、非定常流的N-S方程,分别考虑列车速度、阻塞比和隧道长度对双层集装箱列车所受气动阻力的影响,用有限体积法对双层集装箱列车通过隧道时所受的气动阻力进行数值分析.分析结果表明:当列车进入隧道时,所受气动阻力急剧上升,其后,该气动阻力有些波动,但仍保持较高的气动阻力状态,为明线运行时的2～3倍;在同一运行环境下,列车头车所受的气动阻力大于列车中车和尾车所受的气动阻力,而列车中车和尾车所受的气动阻力相差不大;各集装箱车所受的气动阻力分别与列车运行速度的平方、阻塞比成正比;隧道长度对各集装箱车所受气动阻力的影响呈现出非单调性特征.

兰新铁路现有土堤式挡风墙局部加高优化

随着兰新线上通过列车速度的提高,现有土堤式防风墙的防护效果亟需改善,考虑在原有挡风墙顶部进行局部加高改造。基于三维定常、不可压N-S方程与κ-ε双方程湍流模型,采用棚车为代表车型,在横风风速为50 m/s时,分别对不同加高高度的对称和非对称土堤式挡风墙条件下运行速度为120 km/h的货物列车所受气动力进行了数值模拟,以车辆倾覆力矩为考核指标分析挡风墙加高高度对棚车气动性能的影响。研究结果表明,在现有土堤式挡风墙顶部局部加高能有效地提高其对列车的防风作用;其对称土堤式挡风墙合理加高高度为0.28 m,迎风侧高度1 m和2 m的非对称土堤式挡风墙合理加高高度分别为0.62和0.49 m。结果为工程实际应用提供了理论依据。

明洞式隧道洞门开口率优化

为获得等截面开口型缓冲结构相对最优开口率,基于三维非定常可压缩雷诺时均N-S方程和标准κ-ε双方程湍流模型,采用滑移网格方法,对3车编组的高速列车分别以250、300、350 km/h速度通过开口率在20%~84%之间的等截面开口型缓冲结构进行模拟,并对隧道内初始压缩波和隧道出口气压爆波进行研究.结果表明:数值计算结果与动模型试验相比,波形吻合度较好,幅值偏差均不超过6%;开口对初始压缩波形幅值起到增大作用,并随开口增大而先增大后减小,在开口率为60%时达到最大;初始压缩波压力梯度受开口影响显著,随着开口率增大而减小,且在开口率为40%以后变化不大,气压爆波随开口率变化规律与初始压缩波压力梯度基本一致.

横风对篷布气动升力的影响

基于三维、不可压、定常Navier-Stokes方程和k-ε双方程湍流模型,采用FLUENT流场计算软件,对横风作用下铁路货车D型篷布所受到的气动升力进行数值模拟计算。分析了列车速度和横风风速对篷布气动升力的影响,得出了篷布的气动升力与列车速度、横风风速之间的变化关系。研究结果表明:当横风风速一定时,气动升力随列车速度的增加而增大;当列车速度一定时,篷布所受到的气动升力近似与横风风速的平方成正比;数值计算结果与实车试验结果有较好的一致性。