高速列车受电弓气动噪声特性研究

为研究高速列车受电弓气动噪声特性,利用大涡模拟方法计算高速列车受电弓表面脉动压力,并将其作为远场声场计算输入;利用Lighthill声学比拟理论计算高速列车受电弓远场气动噪声,并研究其声压级特性、频谱特性及速度依赖规律。计算结果表明:高速列车受电弓气动噪声的声压级在纵向方向上变化较大,最大声压级位于受电弓后方横截面上;声压级在距轨面0.5~5.0 m的垂向方向上变化较小,最大差异在0.5 d B以内;声压级在距轨道中心线7.5~30 m的横向方向上发生衰减,且不同车速下声压级衰减12.0~12.3 d B。通过频谱分析发现,受电弓气动噪声的主要能量分布在100~700 Hz,主要频率随车速增加往高频部分移动;受电弓气动噪声的功率谱密度随测点距轨道中心线距离的增加显著减小,但其主要频率基本不发生变化。受电弓气动噪声声压级随着车速的增加而显著增大,且与车速的对数近似成线性关系。     

基于仿生形态的高速列车气动性能研究

基于工程仿生学理论,提出一种高速列车头型的设计方法,选取自然界中速度较快的几种典型动物为仿生对象,对生物体进行工程化仿生建模,从复杂的三维几何中,提取主要的特征线并忽略次要特征,得到基于仿生形态的高速列车头型,并与CRH型动车组进行基本气动性能的比较。研究结果表明,高速列车以350 km/h在明线下运行时,海豚型列车所受的阻力最小,其次是蜂鸟型,二者的运行阻力均小于CRH型,而大白鲨型列车的阻力最大;分析了各仿生设计列车纵向截面积随距鼻尖长度变化的关系,线性趋势程度由高到低排序:海豚型蜂鸟型CRH型大白鲨型,而列车的阻力系数刚好与该顺序相反,说明头型截面积沿长度方向的线性变化程度越高,其气动阻力越小。     

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.     

某双层动车组中间车厢内气流场及热舒适性分析

空调列车车厢内部气流组织是研究列车内部环境的基础,满意的气流组织可使乘客获得较好的热舒适性。夏季极端环境下,以某双层动车组中间车厢为研究对象,基于非稳态k-ε湍流模型,运用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)方法对其内部流场进了仿真计算,得到了车内速度和温度的分布,同时对风道系统进行了优化,并根据流场指标和热舒适性指标分别对车内流场和乘客热舒适性进行了分析。研究表明:对于原风道系统,速度分布不均匀且不满足流场指标;对于优化后的风道系统:速度和温度分布均匀且基本满足流场指标;有效温差分布比较均匀,大部分区域处于-1.7℃～1.1℃范围内;乘客附近区域有效温差偏大,过道上方部分区域有效温差偏小;客室平均空气分布特性指标达到80.78%,大于80%,乘客热舒适性良好。     

随机风作用下高速列车动力学参数的可靠性优化设计

建立随机风作用下高速列车动力学参数的可靠性优化设计方法．首先考虑自然风的脉动特性，采用Cooper理论和谐波叠加法模拟随车移动点的脉动风速，给出随机风作用下高速列车非定常气动载荷的计算方法．然后建立高速列车车辆系统动力学模型，计算高速列车的运行安全性，并基于可靠性理论，给出随机风作用下高速列车失效概率的计算方法．在此基础上，以高速列车动力学参数为优化设计变量，以失效概率和轮轴横向力为优化目标，采用多目标遗传算法NSGA—II进行动力学参数的自动寻优，建立随机风作用下高速列车动力学参数的可靠性优化设计模型．经可靠性优化计算，高速列车的失效概率由原始的0．4884降低为0．1406，轮轴横向力由原始的45．13kN降低为43．01kN．通过优化高速列车动力学参数可以显著改善随机风作用下高速列车的运行安全性．     

RAC在消除板坯镰刀弯中的应用

对板坯轧制过程中产生镰刀弯的原因进行了分析,利用有限元分析软件对轧制过程进行有限元分析,应用RAC减少了板坯的镰刀弯现象,提高了产品的成材率。     

智能交通系统车道保持纵横向耦合控制

考虑车辆纵横向运动之间的相互影响,采用位置预瞄和固定车辆间距跟随策略,对基于一列车队的自动化公路系统车道保持纵横向耦合控制进行了研究.利用车载前后双位置传感器检测车辆位置偏差,基于车辆纵横向动力学耦合模型,推导了基于预瞄的车道保持控制系统数学模型;采用非奇异的终端滑模控制技术,设计了车道保持纵横向耦合控制规律.通过构造李雅普诺夫函数,结合相平面方法,分析了控制系统的有限时间收敛性.采用6车辆编队,通过计算机仿真,对文中设计的控制规律进行了验证.仿真结果显示,车队中每个被控车辆在纵向上跟随期望状态的同时能够实现对期望车道轨迹的理想跟踪,跟踪误差精度不超过0.05 m.     

高速列车设备舱格栅通风性能仿真分析

为实现抗风沙型动车组的封闭式设备舱的通风格栅合理布置,建立包含车底设备舱通风格栅和舱内设备的高速列车空气动力学模型,采用CFD方法对高速列车运行时的设备舱流场进行数值模拟,分析格栅布置方式对设备舱通风性能的影响。结果表明:格栅的通风性能主要受格栅布置位置处裙板外侧压力的影响;头车裙板上靠近一位端的位置适宜布置出风格栅,靠近二位端适宜布置进风格栅;中间车裙板上靠近一位端的位置适宜布置出风格栅,其他区域适宜布置进风格栅;尾车裙板上中间区域适宜布置进风格栅、两端适宜布置出风格栅。另外,设备舱底部出风口对其附近的格栅进风性能也有一定影响,设备舱内风机的格栅进风阻力受列车运行速度的影响较小。设计阶段可定性地利用裙板上格栅位置与格栅进排风性能的关系,初步确定适宜的格栅布置方案。     

不同类型横风下高速列车气动性能研究

为研究不同类型风载荷下列车空气动力学性能,数值模拟了列车在均匀风和指数风两种不同类型横风作用下的气动特性。建立列车空气动力学模型,通过网格独立性检验选取合适的仿真计算网格。研究均匀风和指数风对列车迎风侧来流速度、列车气动力、车体表面压力和列车周围流场特性的影响。相比指数风载荷,均匀风条件下列车迎风侧来流速度较大,列车受到的侧力和倾覆力矩要大18%左右。通过对比列车在平地、复线路堤两种轨道基础形式上运行时空气动力学性能差异,发现列车在复线路堤背风侧运行时气动性能较差。研究结果表明:均匀风和指数风载荷作用下的列车气动性能差异较大;在横风作用下头车受到的侧力与倾覆力矩最大,且安全性最差;列车在路堤背风侧轨道运行时受到的气动载荷大于平地运行时的列车气动载荷。