基于重叠网格法的高速列车明线交会分析

研究了高速列车在明线交会时产生的瞬态压力波以及气动作用力将会对列车的运行安全产生不利影响.采用三维、非定常、可压缩流体控制方程和双方程湍流模型的数值方法,基于重叠网格法对时速300km高速列车明线交会的压力波进行研究.研究结果表明：重叠网格法能够解决高速列车明线交会的压力波变化问题,主区域网格与从属区域的动网格数据传输准确;高速列车相距70m,0.42s时列车进入交会,此时出现车头鼻尖处交会压力波“头波”,车头鼻尖处所受压力达到最大;0.95s列车车头行驶到通过列车的车尾处,两车纵向重合,出现“尾波”.     

气动载荷对高速列车车体疲劳强度的影响

随着列车运行速度的提高,气动载荷对强度的影响越来越显著。为加强列车气动载荷强度,根据高速列车在线路运行实际情况设置了四种气动载荷工况:明线会车,隧道通过,隧道会车和侧风。利用空气动力学原理计算得到四种气动载荷工况的数值,将得到的数值施加到高速列车车体有限元模型上,进行气动载荷的静强度和瞬态响应分析。计算分析结果表明,四种工况下的静强度结果都小于车体材料的允许用的应力,最大位移变形均发生在车体底部;利用Fluent软件仿真获得列车在空旷地带以380km/h速度交会的气动载荷时间历程,接着在ANSYS软件中对车体完成气动载荷瞬态响应分析,得到气动载荷对车体结构强度的影响,为车体强度优化设计提供了参考。     

高速列车车内压力波动模糊控制研究

高速列车在通过隧道或两车交会时,列车表面会产生很大的气压波动,此压力波动通过车体缝隙和换气风机、风道传入车内,引起车内空气压力较大波动,造成乘客耳鸣、耳痛等症状.影响乘坐舒适性;为了抑制高速列车车内压力波动,根据某型高速列车换气风机特性曲线与车体等效泄露关系,建立了换气风机频率可变的车内外空气压力传递数学模型;采用模糊控制策略,以车内压力、车内压力变化率为控制输入,对高速列车换气系统中的新风风机、废排风机运行频率进行调节;仿真结果表明:该控制方式能够提高现有换气系统对车内空气压力波动的抑制能力,提高乘坐舒适性。     

CRH3动车组模型侧风下明线运行的空气动力特性分析

为探究在强风作用下高速列车的空气动力性能,建立3车编组CRH3动车组在侧风下明线运行的三维计算模型,在FLUENT软件中对其空气流场进行数值模拟。当列车运行速度为60 m/s时,风向角分别选取0°、±3°、±6°、±9°、±12°、±15°、±18°、±21°、±24°,计算列车表面压力分布和流场域空气流速变化情况。结果表明：车体表面正压最大值和负压最大值与风向角呈现正相关性,压力最大值位于车头正对迎风侧部位,车体表面近壁区域空气流速也与风向角具有正相关性。     

高速列车车体疲劳试验压力加载控制仿真研究

高速列车在隧道通过或明线交会时,列车表面会产生较大的气压波动,此压力波动通过车体传递到车内也会影响车内压力波动,加之运行速度的不断提高,可引起车体表面材料疲劳甚至断裂;为研究高速列车在复杂工况下车内、外压力波动对车体材料疲劳性能的影响,设计了一种能同时对车内及车外进行压力加载的试验系统;利用AMESIM与SIMULINK接口技术进行联合仿真平台的构建,并进行车内、外压力控制仿真;针对系统数学模型难以建立,且存在大容量、大时滞、非线性及多扰动等特点,采用基于前馈补偿的高阶非因果型迭代PI型控制算法实现车内及车外压力的精确控制;仿真结果表明该算法控制误差较PI型控制算法小,控制效果更理想。     

横风下桥梁高度对高速列车交会性能的影响

为研究横风下桥梁高度对高速列车会车性能的影响,基于空气动力学和列车系统动力学,分析指数风分布下不同高度桥梁周围的流场,建立高速列车多体系统动力学模型,模拟横风下列车在不同高度桥梁上会车时的表面压力特性和气动载荷特性.将得到的气动力作为外加载荷作用于列车上,分析桥梁高度对高速列车会车安全性能的影响.结果表明:当列车在环境风下交会时,背风侧列车的气动力波动大于迎风侧列车的气动力波动;当监测点风速固定且桥梁高度小于15 m时,随着桥梁高度的增加,列车的气动载荷最大幅值和安全指标最大幅值均有所减小;当桥梁高度为15～30 m时,随着桥梁高度的增加,列车的气动性能和动力学性能基本保持不变.     

160 km/h快捷货车隧道运行空气动力学特性数值分析

基于三维非定常可压缩N S方程和k ε两方程湍流模型,以4辆编组的新型快捷货运列车为研究对象,对快捷货车以160 km/h速度在200 m长的双线隧道运行全过程进行数值计算,结果表明：头车鼻端最高压力为明线运行时的122.67%;隧道壁面的最大正压出现在货车刚进入隧道时,约为366.32 Pa,最大负压出现在货车运行至隧道中部时,约为-329.65 Pa;货车穿越双线隧道时,以车体中心线所在的平面为对称面,车体两侧表面的压力分布不均衡,隧道侧壁近端的车体表面最大负压为远端的117.83%;货车以不同的速度运行时,头车鼻端、隧道壁面中点处最大压力与运行速度的平方成正比。     

高速列车隧道压力波模拟迭代遗忘因子控制

高速列车在隧道运行、隧道交会时车内、外会产生交替变化的气压差,对车体气密性及材料耐疲劳强度提出更高要求.基于Matlab和AMESim构建联合仿真平台,设计高速列车隧道压力波模拟系统.使用实测隧道压力波数据作为期望输出,研究车体气密疲劳性能.考虑到模拟系统非线性、大时滞及多扰动特点,采用一种带有时变遗忘因子的开环迭代PID控制算法.仿真结果表明,其系统更稳定、收敛速度更快.     

基于大数据的高速列车气动载荷作用下迭代学习主动控制研究

列车在高速运行的过程中与另一列车相交会时,将产生剧烈的瞬态气动载荷冲击而引起车体瞬间横向振动加剧,导致列车横向平稳性恶化;为了改善列车运行平稳性,采用大数据方法及迭代学习控制思想,提出基于高速列车运行大数据的迭代学习主动控制算法,并进行多体动力学与控制算法的联合仿真,进一步研究控制算法对会车气动载荷幅值变化和会车时间变化的鲁棒性;结果表明:大数据迭代学习主动控制经过5次迭代后对会车气动载荷激扰下的车体横向振动峰值降低52.67%,且控制算法对会车工况变化有较好的鲁棒性。     

高速列车过隧道时的底板压力分析

基于空气动力学理论,建立列车通过隧道的模型,分析高速列车通过隧道时底板的压力.采用FLUENT进行数值模拟,得到列车底板各个监测面的压力时程曲线,提取底板的最大正压、最大负压和压力幅值,研究其变化规律.结果表明：底板压力沿横向变化较小;底板压力梯度和压力幅值较大区域均位于底板靠近一位端转向架位置;在相同速度下头车底板最前端的压力幅值最大;列车头车、中间车与尾车底板压力最大幅值近似与列车速度的平方成正比.     

An evolutionary method for general surface-surface intersection problems

A new approach to surface-surface intersection problems is proposed. Surface-surface intersection forms a fundamental function in computational geometry and geometric modeling. A geometric modeler needs to be equipped with a robust and accurate SSI algorithm to deal with a wide range of complex models. Although many methods have been proposed, it is generally known that computation of surface intersections is not an easy task in a computer environment. A new genetic algorithm, called Surface Intersection with Genetic Algorithm (SIGA), is developed. Several steps of an existing genetic algorithm are modified so that the new algorithm can be well suited to the intersection problems. A main advantage of SIGA is that it guarantees probabilistically finding all intersection curves.     

A completely new view to soft intersection rings via soft uni-int product

In this paper, we make a completely new approach to the classical ring theory via soft set theory, with the concept of soft intersection rings, ideals, (generalized) bi-ideals, interior ideals and quasi-ideals. Particularly, we define soft union–intersection product and obtain the relationship between this new concept and soft intersection ring and its different ideals. Moreover, we characterize regular, regular duo, intra-regular and strongly regular rings by soft intersection rings and ideals.     

城市交通网络连通可靠度计算研究

考虑路段、交叉口运营状态的随机变化,以饱和度作为交通网络连通可靠度的主要影响因素,完善路段连通可靠度的计算式,给出了交叉口可靠度的衡量指标;结合路段、交叉口可靠度特别是交叉口不同转向的可靠度,设计了一种生成树算法寻找交通网络的不交型通路,进而快速计算交通网络中任一OD对间的连通可靠度。算例表明,交叉口的可靠度对城市连通可靠度有重要影响,提出的算法具有一定的应用价值和借鉴意义。     

奇异情况下两个二次曲面间的求交

曲面求交是几何造型系统的核心之一,奇异情况下求交算法的稳定性直接关系到后续的布尔运算乃至整个系统的稳定性.提出2种二次曲面间对应特征多项式有重根情形下鲁棒的求交算法.首先给出精确求解特征多项式重根的方法,若交线中存在奇异交点,则给出奇异交点关于特征多项式重根的显式表达式,从而稳定地求解出对应的奇异交点;同时给出一种交曲线有理参数化的构造性方法,可以弥补Farouki相应有理参数化方法中的缺陷.最后通过实例进一步说明了文中算法的求解稳定性及有理参数化的构造性方法的实用性.     

Two Algorithms for Fast Polyhedron Ray-Tracing

ＴｗｏＡｌｇｏｒｉｔｈｍｓｆｏｒＦａｓｔＰｏｌｙｈｅｄｒｏｎＲａｙ－ＴｒａｃｉｎｇＺｈａｎｇＱｉａｎＳｈｉＪｉａｏｙｉｎｇＣａｉＨｏｎｇＣＡＤ＆ＣＧＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂ．，ＺｈｅｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，３１００２７ＦｏｓｈａｎＥｎｔｅｒｐｒ...     

Finding the maximum bounded intersection of k out of n halfplanes

In this note we study the following question: Given n halfplanes, find the maximum-area bounded intersection of k halfplanes out of them. We solve this problem in O(n³k) time and O(n²k) space.     

基于拓扑相似性的等距参数曲面求交算法

等距曲面求交算法通常采用曲面求交算法反复迭代计算交线,没有考虑不同Offset距离等距曲面交线的相似性进行求交简化.提出了一种基于拓扑相似性的等距曲面求交优化算法.算法首先求取曲面的拓扑特征点,根据拓扑特征点分布图,确定交线环拓扑结构,在交线拓扑结构信息的指导下,确定初始点的搜索策略.采用提出的方法可以有效解决等距曲面的子环、奇点遗漏、分支跳跃、乱序跟踪和初始点求取问题,精确、鲁棒地计算出交线.     

Determining interference between pairs of solids defined constructively in computer animation

This paper presents theory and implementation of a method for detecting interference between a pair of solid objects. Often at times, when performing simulations, two solids may unwittingly interpenetrate each other. The two components of the system presented in this paper are: (1) a surface representation method to model solid objects; and (2) a method for detecting interference. Body representation of a solid in this system is based upon enveloping each solid with surfaces (called positive entities). Most computer aided design (CAD) systems use solid modeling techniques to represent solid objects. Since most solid models use Boolean operations to model complex objects, a method is presented to envelop complex objects with parametric surfaces. A method for tracing intersection curves between two surfaces is also presented. Discontinuities on surfaces are defined as negative entitics in order to extend the method to complex solids. Determining interference is based upon a numerical algorithm for computing points of intersection between boundary curves and parametrized entities. The existence of segments of these curves inside the boundary of positive and negative entities is established by computing the circulation of a function around the boundary curve. Interference between two solids is then detected. No limitations are imposed on the convexity or simplicity of the boundary curves treated.     

一种光线跟踪的包容性检测算法

提出了一维投影判别法和基于右手定则的空间多边形的包容性检测算法,该算法将空间多边形和线面交点投影至一维坐标轴并进行包容性的必要性判定,以少量逻辑比较即可排除大多数无关面片,然后利用基于右手定则的包容性检测算法,进行充分性判定。理论计算和模型中的应用表明,此算法用时显著减少。