发展移动车辆模型风洞试验系统是考虑运动车辆和桥梁间相互气动影响的有效方法。利用中南大学风洞实验室低速试验段壁面预留的轨道安装接口,研制一套U形滑道系统实现模型车辆的移动,该系统通过势能和动能的相互转换实现模型车辆的加速和减速,而无需复杂的专用加速和缓冲装置;车辆置于滑道不同高度可获得不同的滑动速度,因而能方便地改变模型列车滑动速度;由于U形滑道加速段置于风洞外,该系统能最大限度地利用风洞试验段,保证有效试验段长度。为测试移动车辆的气动力及保证测试结果的精度,开发一套无线风压测试系统,初步对比结果表明:该系统能满足车-桥系统气动特性的测试需求。

针对某型清筛机在工作过程中出现挖掘链驱动马达大范围频繁损坏,利用压力冲击产生原理,分析其液压系统,认为马达不平稳运行时会形成冲击,从而导致马达损坏,进一步机理分析与仿真研究证实了这一结论。在此基础上,提出了抑制冲击的具体措施,仿真结果表明在保证主泵低压侧压力稳定时,能有效减小闭式液压系统压力冲击,提高马达的寿命。

为了研究非定常气动力荷载对桥上列车行车安全性和舒适性的影响,结合有限元软件ANSYS和多体动力学软件SIMPACK,建立列车-轨道-桥梁三维多体系统模型,计算风-列车-桥梁耦合系统的动力响应;对比分析定常与非定常气动力荷载作用下桥上列车的行驶安全与舒适性,研究非定常气动力荷载作用下不同横向风速对列车行驶安全的影响。研究结果表明:列车行驶速度为200~300km/h,无风荷载情况下,各安全性与舒适性指标值均满足要求且均小于风荷载作用。横风作用下平均风速为20 m/s,考虑非定常气动力荷载的影响不仅会使列车行驶安全评估结果更安全,还会使列车舒适性评估结果偏于保守。平均风速不超过20 m/s,车速控制在250 km/h,桥上列车行车安全、舒适性均满足要求,且平稳性等级可达到"良好"以上。通过对不同横向风速下桥上列车行驶安全分析,给出桥上列车安全行...

针对阵风场中列车中车二维升力气动导纳展开研究。基于数值模拟的方法,首先验证平板升力气动导纳模拟结果的可靠性,其次对单独列车截面的升力气动导纳及绕流特性进行分析,并与桁架梁、流线型钢箱梁上列车升力气动导纳进行对比。研究结果表明:平板升力气动导纳数值结果与解析解吻合较好,数值识别方法可靠。桥梁主梁上列车升力气动导纳比单独列车升力的气动导纳值偏小,比Sears函数略偏大;当折减频率小于0.01时,流线型钢箱梁上列车升力气动导纳略大于桁架梁上列车气动导纳值。

为研究钢-混组合梁抗风性能及风致振动的控制措施,以某拟建公路斜拉桥为研究对象,通过1:50缩尺比节段模型风洞试验,研究该主梁断面在0.8%的阻尼比下的涡振性能,以及改变结构阻尼比、加装气动措施对结构抗风性能的影响。研究结果表明:均匀流场下,该钢-混组合梁在-3°和+3°风攻角下,均会发生较大幅度的竖向及扭转涡振,共振风速约为20 m/s,П型主梁的钝体外型和小高宽比是导致主梁抗风性能较弱的主要原因。增大结构阻尼比能显著抑制涡振,且阻尼比增大到1.5%时涡振振幅可满足规范要求;设置2道水平翼板能够有效控制主梁在-3°和+3°风攻角下的涡振振幅,但会明显提高0°风攻角下涡振振幅。设置2道水平翼板和上中央稳定板的组合措施可以对3个攻角下的涡振振幅进行有效控制。

为探明时速600 km等级磁悬浮列车高速通过隧道产生的压力脉动对乘员耳感舒适性的影响,提出时速600 km等级磁悬浮单线隧道的有效净空面积。采用三维可压缩黏性流体N-S方程和k-ε双方程湍流模型,研究磁悬浮列车单车通过隧道时,隧道净空面积、隧道长度以及车体动态气密指数等参数对车内外压力变化的影响规律,接着按照交变压力作用下的人体舒适性考核指标,获得了不同气密指数下时速600 km磁悬浮列车单线隧道最优净空面积。研究结果可为高速磁悬浮隧道工程设计提供有力的技术支撑。

为研究由列车高速通过全封闭声屏障时诱发的气动效应,探究断面面积对声屏障风压荷载的影响,基于计算流体力学软件FLUENT,以某时速350 km/h高速铁路全封闭声屏障为研究对象,对高速列车通过不同净空面积的全封闭声屏障过程进行数值模拟,分别从气压波传播规律、声屏障气动荷载变化规律以及典型截面各测点压力分布3个方面开展研究。模拟结果验证了声屏障内气压波的传播规律与隧道结构类似,获得了全封闭声屏障气动压力极值随断面面积变化的关系曲线,发现同一截面风压在环向存在明显不对称分布。本文研究成果可为全封闭式声屏障结构设计提供理论依据。

针对复杂服役环境交变气动载荷下高速列车底板-铆钉结构的疲劳损伤问题,提出基于服役气动载荷-铆钉结构应力分布的疲劳载荷谱编制及损伤评估方法。首先,建立列车底板/铆钉/梁板有限元模型,分析不同方向气动载荷下底板弯曲效应对铆钉结构强度的影响机理,获取气动载荷-铆钉应力的非线性传递因子;然后在列车底板布置气动差压测点捕捉底板服役气动载荷谱;最后,结合服役气动载荷谱和非线性传递因子编制铆钉结构的动应力载荷谱,基于雨流计数和Miners累积损伤准则建立铆钉结构二维八级载荷谱,并采用第四强度理论应力准则进行疲劳损伤评估。研究结果表明:在交变载荷下,高速动车组达到服役寿命960万km时,铆钉结构2个危险点在3个分区气动载荷及平均气动载荷作用下的疲劳总损伤分别为0.64,0.53,0.56,0.51和0.19,0.52,0.36,0.13。疲劳总损伤达到1.0,即认为铆...

以广东沿海强风区某在建中承式三主桁式大跨度钢拱桥为工程背景,通过风洞试验和理论分析,研究该桥梁施工状态和成桥状态风致响应特性。采用节段模型试验获得主梁、拱肋和拱脚的气动三分力以及主梁涡激振动特征,利用全桥气弹模型试验研究风致响应特征并与理论分析进行对比。研究结果表明:三主桁拱肋气动阻力大但是升力及扭矩小,不易发生静风失稳,拱脚气动力随风偏角变化显著;该桥主梁存在发生涡激共振的可能性,但振幅小于规范限值,且阻尼比达到1.0%时基本有效抑制了涡振;拱肋横风向抖振响应大,主梁竖向抖振响应大,施工状态拱肋最大位移达1.47 m,应合理选择施工期,避开台风期。

建立经典轨道车辆垂向多刚体模型,推导出模型的振动微分方程组,并采用虚拟激励法和三角级数反演理论求解轨道车辆Sperling平稳性指标。基于Sobol序列对模型11个参数进行随机采样,运用Sobol'法实现对Sperling指标的全局灵敏度分析,得到各个参数对车辆平稳性指标的一阶灵敏度及总灵敏度。最后选取车体质量和一系悬挂刚度2个参数进行优化分析。研究结果表明平稳性指标随着速度的提高而增大,但影响平稳性的主要因素受速度改变的影响较小;车体质量、转向架质量、二系悬挂刚度和车辆定距之半对车辆平稳性影响较大;车体质量和二系悬挂阻尼与其他参数交互作用明显;提高车体质量和降低一系悬挂刚度能有效地提高平稳性。