为验证兰新高铁大风环境下列车运行安全性,采用积分的方法,测试实车试验列车的横向力、升力和倾覆力矩,研究环境风速、车速、车辆编组位置、挡风墙类型及运行线别和方向对列车气动载荷变化规律的影响。结果表明列车气动载荷与环境风速的1.2~1.6次方成正比,且随着车速的提高,气动载荷与环境风速拟合的幂次减小;列车气动载荷与车速的0.46~0.60次方成正比,环境风速越大,列车气动载荷受车速的影响越小;相同环境风速和车速条件下,头车的气动载荷大于尾车;最大正倾覆力矩出现次数由多到少依次为过渡段、路堑和板式挡风墙,最大负倾覆力矩出现次数最多的为板式挡风墙,其次为路堑;在环境风方向偏离线路垂直方向一定偏角的情况下,列车逆风方向运行时的气动载荷大于顺风方向。实车试验测得的气动载荷数据为大风环境下列车安全评估提供了依据...

采用数值模拟方法分别建立桥上静态和移动列车数值模型,基于2种模型研究不同风向角及风屏障对桥上列车和桥梁气动特性的影响规律。结果表明当风向角小于42°时,头车的阻力系数最大可达中车的1.5倍,且远大于尾车,因此头车是桥上列车运行时的关键部位,其行车安全受横风影响更大;2.05 m风屏障对列车和桥梁的气动特性影响十分显著,有效减小了移动列车和桥梁的表面风压和气动力,降低了横风对列车和桥梁的影响,有助于提高桥上列车的安全性;而对于桥上静态列车模型而言,在风向角为90°时列车的气动力和表面风压会因风屏障而增大;总体而言,合成风向角法可以在很大程度上反映列车在上游桥道运行时的气动特性,但受风屏障影响时该方法不再适用;当列车在桥上运行时,横风与列车风叠加产生的气动特性表现出十分显著的瞬态效应,静态模型无法揭示桥...

采用空气动力学和车辆动力学2种分析方法,建立考虑横风作用的高速列车空气动力学模型,分析不同风速及车速条件下列车所受的气动载荷特性变化规律;建立车辆-轨道耦合动力学模型,对高速列车在不同风速横风和轨道不平顺组合作用下头车、尾车和中间车的蛇行失稳临界速度、蛇行振动极限环幅值、蛇行振动频率、蛇行失稳特征等进行对比分析。结果表明高速列车通过横风区段时产生的气动载荷对其蛇行失稳临界速度有明显影响,头车的蛇行临界速度较无风时明显下降,尾车及中间车的降幅次之;无风与风载工况下车辆的蛇行失稳形式存在本质区别,无风工况下车辆易发生二次蛇行,风载作用下车辆易发生一次蛇行;风载作用下,车辆发生蛇行失稳的最不利工况为较大的等效气动横向力和较大的气动升力共同作用的组合工况;风载和轨道不平顺的持续时间对...

针对常温常导高速磁浮列车头型的几何特点,将其分为流线型和设备舱2个部分,采用改进的VMF参数化方法和曲面离散方法,分别进行参数化设计;对提取的12个设计参数,结合计算流体力学方法、支持向量机模型和多目标粒子群算法,以整车气动阻力系数和尾车气动升力系数为优化目标,以头车气动升力系数为约束条件,进行高速磁浮列车头型多目标气动优化设计,并进行设计参数的灵敏度分析;对优化外形进行工程化改进和风洞试验验证。结果表明参数化设计方法能够利用较少的设计参数描述高速磁浮列车头型;减少计算量且提高优化效率的支持向量机模型的预测精度满足设计要求;头型长度是影响高速磁浮列车气动性能的关键设计参数,水平剖面型线对头尾车气动升力的影响较为显著;较原始外形,采用根据工程设计要求改进的优化外形后,整车气动阻力系数减小1...

针对高速列车一位转向架受到来流冲击产生较强气动噪声的特点,基于声类比方法,采用安装普通排障器和底部后端设置平行凹坑排障器的高速列车转向架区域简化模型和车头比例模型,计算分析平行凹坑对转向架区域流场和气动噪声特性的影响,并进行声学风洞测试,验证数值模拟气动噪声的降噪效果。结果表明在高速列车排障器底部后端设置凹坑,可抑制转向架区域流场剪切层的生长和发展,削弱转向架舱前缘流动分离并缓和尾流与舱内各部件的流动冲击作用,干扰转向架周围大尺度湍涡的形成和脱落,抑制排障器与转向架区域几何体表面压力脉动的形成,减少气动噪声的产生;声学风洞中列车模型排障器底部后端采用扰流措施后,转向架部位噪声源面积缩小,噪声幅值降低约1 dB(A),气动噪声得到有效控制。

针对高速铁路隧道缺陷混凝土衬砌裂缝扩展带来的影响,研究气动荷载作用下衬砌裂缝内气体压力的大小及分布规律。基于质量守恒定律、动量定理和能量守恒定律,推导高速铁路隧道衬砌裂缝内控制体的气动压力方程并求解;应用FLUENT软件对裂缝内气动压力进行数值模拟,验证控制方程计算结果,并分析衬砌表面荷载幅值、裂缝开口量、裂纹深度、裂缝顶端宽度4种因素对裂缝内气动压力的影响。结果表明沿着裂缝深度方向,气动压力呈增大趋势,且最大值发生在裂缝尖端处;衬砌表面荷载和裂缝开口量的增加会不同程度地促进压力峰值增加,裂缝顶端宽度的增加反而会造成缝内压力峰值降低,裂缝深度对压力峰值则几乎没有影响;裂缝内气动压力峰值与缝外气动压力幅值、裂缝开口量基本成正比关系,而与裂缝深度成反比关系,与裂缝顶端宽度二次方大致成反比...

气动噪声是高温超导磁悬浮列车噪声的主要来源,以新型高温超导磁悬浮列车1∶8缩比的8车模型为研究对象,基于大涡模拟(LES)方法和K-FWH方程,通过建立可穿透积分面对列车在500,550,600及650 kmh-1 4个速度级下的气动噪声特征进行数值仿真研究。结果表明在U型轨道的约束下,列车周围的气动激扰主要集中在车顶两侧、尾车流线型及尾流区;偶极子声源主要分布在中车车顶表面两侧、尾车流线型及超导线圈后方,尾流区也是重要的气动噪声源区;列车辐射噪声频谱呈现“宽峰”(100~315 Hz)特性,随着车速提升,低频噪声能量增强;4个速度级下测点辐射噪声水平变化规律一致,噪声最大值分别为94.2,96.4,100.1和105.2 dB(A);随着车速提升,四极子声源能量占比不断增大,当车速大于600 kmh-1时,16个测点的四极子声源平均能量占比超过90%。研究成果可为高温超导磁悬浮列车气动声学优...

以某预留400 kmh-1速度条件的高速铁路为研究背景,基于代理模型和优化思想,从系统设计层面提出考虑经济性的高速铁路隧道气动效应关键参数优化方法。首先,采用流体力学软件建立隧道气动效应数值模型,并基于列车以300 kmh-1速度通过隧道的实测数据,验证数值模型的有效性;然后,以隧道净空面积和车辆动态密封指数为变量,依托既有350 kmh-1高速铁路数据,构建列车以400 kmh-1速度通过隧道时车内气压变化3 s极值的Kriging代理模型;最后,以建造成本为目标函数,构建考虑经济性的高速铁路隧道气动效应关键参数优化模型,设计布谷鸟搜索算法,求解满足舒适度标准的最优隧道净空面积和车辆动态密封指数。结果表明代理模型预测的相对均方根误差为0.59%、相关系数为0.9999,能够精确描述车内气压变化3 s极值与车辆动态密封指数、隧道净空面积的非线性关系;对于400 ...

利用建立的比例溢流阀式半主动减振器的数学模型、天棚阻尼半主动控制器模型和车辆系统动力学模型,分析常通节流孔直径和比例溢流阀调压误差对半主动减振器性能的影响。结果表明采用比例溢流阀式半主动悬挂系统能够有效地减小车体振动,而且车辆运行速度越高,改善效果越明显;根据建立的车辆系统动力学模型,对应车辆各速度等级,当天棚阻尼系数取100kN.s.m-1时,车辆运行平稳性指标取得综合最优;常通节流孔直径越大,半主动减振器响应越慢,其等效阻尼越小,半主动减振器阻尼力对控制器期望阻尼力的跟踪能力就越差,在振动频率为1Hz附近车辆的振动能量越大,并且调压误差系数仅对车体的横向高频振动有微小的影响。

集装箱起重机采用液压油缸式减摇系统，衰减集装箱的摇摆，将集装箱准确快速地码放。液压油缸式减摇系统由减摇卷筒、减摇钢丝绳、液压油缸、液压泵站和滑轮组等组成，通过2个不同压力的液压回路进行控制，从而吸收吊重摆动的能量。对液压油缸式减摇系统在工程实用范围内进行简化，选取小车的水平位移和集装箱在竖直平面内的摆角为广义坐标，利用拉格朗日方程建立减摇系统动力学方程。在集装箱吊重摆角较小时对该方程进行线性化处理；在起重机小车制动时得出吊重的摆角方程，分析吊重的减摇效果。研究表明：影响吊重减摇效果的因素有减摇绳的斜拉角度大小、起升绳的有效长度、吊重的有效质量和液压减摇系统结构参数等。仿真结果表明：液压减摇系统结构参数对摆幅衰减所需的时间影响较大，是影响减摇效果的主要因素和关键...