高速列车转向架雪粒沉积特性数值研究

为了揭示高速列车转向架表面的雪粒沉积分布,建立基于临界捕获角度和临界剪切速度的雪粒沉积模型,采用拉格朗日方法模拟雪粒在气流中的运动,研究转向架表面的雪粒沉积特性. 研究结果表明,转向架构架底部、抗蛇行减振器、后轮对中间制动夹钳、牵引拉杆、抗侧滚扭杆区域为雪粒易堆积部位;转向架后部区域垂向面、前部区域水平面、角落区域黏附率高;无论是积雪量,还是黏附率,都是以转向架中部横梁区域为最大;各部件平均积雪量由高到低依次为：牵引拉杆、构架、摇枕、二轴制动夹钳、抗侧滚扭杆、一轴制动夹钳、横向减振器、二轴轴箱、一轴轴箱、空气弹簧、抗蛇行减振器、踏面清扫装置,其中牵引拉杆、构架、摇枕、夹钳2的平均积雪量比其他部件高出约1倍,二轴制动夹钳的平均积雪量比一轴制动夹钳高出约1倍;当临界捕获角度为30~60°时,临界捕获角度的变化对部件总的积雪量影响较小.     

考虑前后信息的车辆跟随自适应控制

为了增进自动化公路系统车辆控制系统的工作性能,考虑前后车辆信息,研究具有参数不确定性的车辆纵向跟随控制.假定被控车辆能获得前后相邻车辆及车队领头车辆的状态信息,基于车辆纵向动力学模型,采用固定期望车辆间距跟随策略,设计了车辆纵向跟随直接自适应滑模控制规律;应用Lyapunov函数方法和M-矩阵知识,对车辆跟随系统的渐近...     

亚晶格工程与新型“半晶态”热电化合物结构-性能关系研究进展

热电材料作为新型的清洁能源材料,在固态制冷和余/废热回收等领域有着广泛的应用前景。随着研究的逐步深入,热电化合物从简单的一元和二元组分的晶态体系逐渐转向多元复杂体系。多元类金刚石化合物以及具有明显亚晶格特征和层级化学键的化合物及其衍生物,在原子尺度上表现出复杂的晶态-非晶态共存行为,并产生了新颖的输运效应,这些都为电-热输运新效应和热电材料新体系探索提供了广阔的空间。综述了近年来在亚晶格工程思路下新型"半晶态"热电化合物的结构设计、热电性能调控以及亚晶格尺度上微结构精细表征方面的研究进展,并讨论了晶态-半晶态亚晶格结构与化合物热电性能的关系。     

基于向量Lyapunov函数和LMI的大系统分散镇定

基于线性关联大系统的比较方程稳定性判据，给出了一种完全解耦的子系统控制器设计方法．该方法通过构造一个向量Lyapunov函数来满足比较方程的稳定性要求，并将控制器的设计转换为一组线性矩阵不等式的求解，进而对大系统进行镇定．由于各子系统控制器的设计可独立进行，相较于加权Lyapunov函数方法，该方法降低了控制算法的计算量和难度．仿真结果表明了该方法的可行性和有效性．     

热电材料高通量实验制备与表征方法

高通量材料实验旨在利用较少的实验次数快速获得成分-物相-结构-性能之间关系, 筛选出组分最优的材料体系, 目前已在超导材料、荧光材料以及巨磁阻材料等方面有较多应用。热电材料是可以实现热能和电能直接相互转换的功能材料, 在温差发电和废热利用等领域有着重要的应用价值, 但热电材料的传统实验制备与表征方法存在着实验周期长和效率低等问题。因此, 将高通量实验的方法和理念引入新型热电材料的研发和优化具有重要的理论和实际意义。本文主要总结和梳理了现有在热电材料实验研究中具有较好应用前景的高通量实验制备与表征技术, 包括高通量样品制备、成分-结构高通量表征、电-热输运性能高通量表征等, 并分析了各高通量实验技术在实验热电材料研究中的优势和局限性, 希望为今后热电材料高通量实验优化和筛选提供一定的参考。     

格栅对高速列车设备舱散热性能的影响

为研究在裙板不同位置增加格栅对高速列车设备舱散热的影响,建立3种不同设备舱的高速列车空气动力学模型,分别包括原始设备舱、裙板中间增加格栅的设备舱和裙板两端增加格栅的设备舱.基于三维不可压缩N-S方程和k-ε两方程湍流模型,利用FLUENT对250 km/h高速列车设备舱的温度场和流场进行模拟.对列车上行和下行时设备舱的流场与温度场进行分析,比较在不同位置增加格栅时设备舱内温度的变化.结果表明:在裙板不同位置增加格栅对设备舱内的温度场影响较大,在裙板中间增加格栅对头车和中间车设备舱的散热不利,建议在裙板两端增加格栅以更有利于设备舱散热.     

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.     

桥梁上高速列车的强横风运行安全性

基于空气动力学和多体系统动力学理论,研究桥梁上高速列车的侧风运行安全性.研究远场气象风速与距轨面4m高、距迎风侧轨道中心线3.8 m远处的高速列车大风监测点的风速的关系;分析侧偏角和桥梁高度对高速列车气动载荷特性的影响;将气动载荷作为外加载荷作用于高速列车动力学模型上,分析桥梁上高速列车的运行安全性,给出高速列车在桥梁上的运行安全域.研究表明,大风监测点处的风速与气象风速成正比关系,且比例系数随着桥梁高度的增加而增大.对于10 m及10 m以上高度的桥梁,当车速一定时,只要大风监测点处的风速相同,高速列车的气动力系数、气动力矩系数和安全指标均与桥梁高度基本无关;对于10 m以下高度的桥梁,当车速一定时,仅由大风监测点处的风速无法确定出高速列车在不同高度桥梁上的气动力系数、气动力矩系数和运行安全指标,必须考虑桥梁高度的影响.当采用大风监测点的风速作为参考风速时,高速列车在低桥梁上运行比在高桥梁上运行偏于危险,应以低桥梁上高速列车的运行安全性来制定铁路沿线不同高度桥梁上高速列车的运行安全域.     

横风下高速列车的非定常气动特性及安全性

为研究横风下不同路况(平地、路堤、桥梁)运行时的高速列车非定常气动特性及安全性,基于空气动力学和多体系统动力学理论,建立高速列车空气动力学模型和车辆系统动力学模型。采用分离涡模拟(Detached eddy simulation,DES)方法,计算在横风下运行速度为300 km/h列车的周围流场,风速为17.1 m/s,风向与列车运行方向垂直,得到各路况运行时高速列车车体所受非定常气动力的时域特性、频域特性及列车周围非定常流动结构。根据高速列车整车试验规范,以脱轨系数、轮重减载率、轮轴横向力和轮轨垂向力为安全性指标,分析不同路况下列车的运行安全性。结果表明,横风中列车所受气动载荷存在明显的非定常性,各车辆的气动载荷功率谱密度存在明显峰值,气动载荷主频集中在5 Hz以内;复线路堤背风侧运行列车的安全性最差,其次为复线桥梁迎风侧、复线桥梁背风侧、复线路堤迎风侧、平地。     

15 kW光纤耦合半导体激光淬火光源

针对激光淬火在大型风电轴承生产中的实际需求,研制了一种功率高达15 kW的光纤耦合半导体激光淬火光源。该光源先采用915 nm和976 nm两个波段各8个宏通道冷却技术封装的半导体激光微巴条阵列作为发光单元,进行空间、偏振及波长合束,在光纤芯径为200μm、数值孔径为0.22的光纤中实现了超过800 W的连续输出,电光转换效率整体达到45%以上。再通过19×1光纤合束器对19个800 W模块进行合束,由输出端口光纤直径为1 mm的光纤耦合输出。光束经过由微透镜阵列与聚焦镜复合的加工头,光斑匀化,最终输出了功率大于15 kW、光斑尺寸为165 mm×25 mm的激光束,满足了大型风电主轴轴承滚道面淬火需求。