国家自然科学基金(51278032)
- 作品数：10 被引量：68H指数：7
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- 相关机构：北京交通大学中国科学院力学研究所内蒙古工业大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金中国博士后科学基金“十一五”国家科技支撑计划更多>>
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- 高速铁路腔室耗能型风屏障气动冲击力的动模型试验研究被引量：2
- 2019年
- 高速铁路沿线的防风屏障因经常受到列车风和横风的气动冲击作用,其自身结构稳定性十分重要。利用高速列车动模型平台进行列车运动对腔室耗能型风屏障产生气动冲击的1∶8缩尺模型试验。测试了不同车型的列车以不同车速通过风屏障区域时,在风障不同位置处产生的气动压力,并分析气动压力的变化规律。研究结果表明:高速列车通过风障区域时,对风障各部分均形成了"正-负-负-正"的脉动压力;随着列车车速的增加,气动冲击压力幅值增大,头车波和尾车波换向时间减小,压力变化率增大;压力极值及变化率与车速的二次方相关,不同车速下的压力系数几乎相等;风障不同高度处压力波的变化趋势相同,但幅值不同,在列车鼻锥高度区域出现最大值;不同车型的列车在相同车速下对风障气动冲击作用趋势相同,但幅值不同,钝体头型列车的气动压力大于子弹头型列车的;随着风障距轨道中心线距离增大,列车脉动压力逐渐减小,其中头车波峰减小最为明显,与安装间距近似成线性关系。
- 毛军柳润东郗艳红郭迪龙赵萌
- 关键词：高速列车
- 横风作用下高速列车转向架非定常空气动力特性被引量：13
- 2014年
- 针对CRH型动车组的真实外形,采用分离涡数值计算方法,对横风中高速列车转向架的非定常空气动力特性进行研究。得到各个转向架气动荷载的时域特性、频域特性以及转向架周围非定常流动结构。研究结果表明,横风中高速列车转向架处流场非常紊乱,伴生出许多分离涡;转向架所受的空气动力存在非常明显的非定常性;各个转向架空气动力的功率谱密度存在明显峰值,若转向架或转向架中某些弹性体的固有频率与它们耦合,则易出现共振进而失稳的情况。本研究可以为高速列车局部减阻优化设计和提高高速列车自身的抗风性能设计提供参考。
- 郗艳红毛军高亮杨国伟
- 关键词：转向架非定常空气动力高速列车
- 腔室耗能型高速铁路风障的减载抗风性能被引量：8
- 2014年
- 高速铁路挡风风障在减小列车在大风环境中运行的气动荷载的同时,自身具备良好的抗风能力和结构稳定性亦十分重要。为此,提出和设计出一种新型的由双层带孔薄板构成的透风式腔室耗能型挡风风障,并采用数值模拟方法对无挡风风障单层结构和腔室结构挡风风障的挡风作用及自身抗风性能进行计算和分析。结果表明,单层、腔室型挡风风障均可明显减少横风作用于列车的气动荷载,但它们的流场结构存在较明显的差异,且腔室结构风障所受的气动力较小;与单层风障相比,腔室型风障对列车气动荷载具有更好的减载效果以及更强的自身抗风能力和结构稳定性。通过改变腔室结构的两层薄板上透风孔的孔径比,可调节两层薄板的受力分配。腔室耗能型挡风风障的提出,为挡风风障的研究提供新的思路和方法,也可为高速列车的防风设计提供参考与依据。
- 毛军郗艳红高亮杨国伟
- 关键词：高速列车风障抗风性能
- 横风作用下高速列车气动阻力被引量：8
- 2014年
- 采用真实的列车模型对横风作用下气动阻力进行数值模拟,对不同列车速度、不同横风风速及横风风向角下列车阻力的变化规律、列车各部件的阻力构成及分布进行研究,并利用量纲分析?定理,提出列车的阻力系数与风速、风向角及车速之间的综合表达式。研究结果表明:阻力系数与风速、风向角和列车车速分别呈三次函数关系;压差阻力为总阻力的主要部分,其所占比例为75%?85%,远大于黏性摩擦阻力所占比例。
- 毛军郗艳红高亮杨国伟
- 关键词：高速列车风向角气动阻力数值模拟
- 基于分离涡方法的高速列车横风非定常气动特性被引量：13
- 2015年
- 采用分离涡方法模拟恒定风场中高速列车绕流的非定常流动,在时域和频域内分析车辆气动特性的瞬态性质。结果表明：在恒定来流中,列车的背风侧和尾车的尾迹区存在着强度不同、空间几何尺度各异并随时间随机变化和脉动的分离涡;各节车辆的非定常气动荷载的时均值与按整场定常流动计算得到的结果基本一致,但瞬态荷载峰值却比时均值高出较多;振幅频谱和功率谱密度的最大峰值所对应的频率不尽相同,但都集中在0~4 Hz内,处于某些列车部件的固有频率范围内。头车的横向力和倾覆力矩的分布频率范围较大,与车体自身频率耦合的范围较宽,横风气动安全性较差。
- 郗艳红毛军高亮杨国伟
- 关键词：高速列车功率谱密度
- 高速铁路风障在横风与列车风耦合作用下的气动特性研究被引量：10
- 2018年
- 针对单层、腔室型两种形式的开孔波纹板风障,采用滑移网格方法分别模拟横风条件下高速列车通过风障区域的过程,分析了在横风和列车风耦合作用下风障周围的绕流流场特性、风障面板气动荷载的时域特性及横风与列车风耦合脉动压力的频域特性。结果表明:在高速列车行经风障区域的过程中,无横风时头车产生的冲击作用要大于尾车的;存在横风作用时,列车头车产生的气动冲击作用与横风作用形成对冲,抵消了部分横风能量,而列车尾车则与横风作用相叠加,放大了横风对风障的气动作用;单层风障通过改变横风流向起到挡风减载作用,而腔室型风障同时可在腔室内部及尾流形成大量小漩涡来消耗横风能量,使用腔室风障能显著降低单个风障面板的气动荷载;该研究中,横风与列车风耦合作用于风障的脉动压力以及气动荷载的主频谱峰值集中在0.5~5 Hz内。
- 柳润东毛军郗艳红
- 关键词：高速列车风障
- 横风下高速列车会车压力波对风障的气动冲击被引量：8
- 2019年
- 高速列车会车时的压力波会对线路两侧的风障产生气动冲击作用,有可能导致风障的结构失稳,给列车运行带来安全隐患。采用能真实模拟列车运动的嵌套网格方法以及保留开孔特性的腔室耗能型风障,以某CRH型车为研究对象,计算了不同列车车速和不同横风风速下单侧风障内列车交会对风障的冲击过程。研究结果表明:高速列车行驶过程中,由于其高速运动对周边空气的排挤以及尾部气流的补充,在车身附近形成'正-负-负-正'4个压力波;会车过程中,两列车的压力波相互叠加耦合并作用在线路一侧的风障上;随着车速的增大,压力波极值增大,换向时间减小,变化率增大;随着风速的增大,横风作用与列车风作用相互耦合,放大了风障内侧的负压值;压力波正压峰值在车体长度范围之外,负压峰值在车体长度范围之内,头车正压波峰距头车鼻锥处距离最近;在横风作用下,列车风压力峰值会向后移动。
- 柳润东毛军郗艳红张宏宇彭飞
- 关键词：车辆工程高速列车风障会车压力波嵌套网格
- 高速列车抗风的抽吸减载方法
- 2013年
- 为了提高列车在大风中运行的安全性,利用抽吸气法控制列车绕流边界层分离,以减小横风气动力。以中国CRH型高速列车为原型,在车体内设计了腔室,并通过条缝与列车表面相连,使列车表面的绕流经列车表面条缝流入腔室内,形成抽吸效应。研究结果表明:抽吸气腔室和条缝的设置能够在列车高速行驶时产生低于车体外部绕流的压力,有效地控制边界层的分离和减小列车的横风气动力。条缝倾角对气动减载效果有明显影响,当条缝倾角为30°时,总阻力的减载幅度可达7.21%;头车、中间车与尾车的横向力分别减载4.85%、2.71%与90.48%;头车、中间车与尾车的升力分别减载8.21%、12.56%与7.69%;头车、中间车与尾车的倾覆力矩减载幅度分别为5.29%、8.84%与57.56%。条缝倾角对不同车段气动减载率的影响不同,尾车受条缝倾角影响的程度最大。
- 郗艳红毛军高亮杨国伟
- 关键词：高速列车风阻气动特性
- 高速列车明线会车压力波波幅研究被引量：12
- 2016年
- 采用移动网格原理对列车明线交会的空气动力学特性进行了数值模拟.修正了Steinheur经验公式,并给出了等速交会的列车表面压力波波幅的新计算公式.研究表明:交会列车低速时对应的压力波幅值小于高速时的幅值;波幅与交会速度、交会侧间距和监测点的高度有关,并近似与列车运行速度的平方成正比;交会侧间距越小,波幅越大;在其他条件不变的情况下,交会侧间距比高度对压力波幅的影响大.
- 郗艳红毛军柳润东杨国伟
- 关键词：高速列车交会压力波边界层
- 风障表面的高速列车风致空气脉动压力研究被引量：3
- 2016年
- 高速铁路挡风风障在保障高速列车运行安全的同时,本身亦承受着强烈的列车风致脉动压力荷载.基于STAR-CCM+软件,以CRH3型高速列车和挡风风障为研究对象,结合能够有效减少开孔薄板网格数量的多孔介质模型以及运动体滑移网格方法,对高速列车通过风障区域的整个过程中列车风致脉动压力的变化进行了数值模拟,分析了风障脉动压力随列车车速和离地高度等参量而改变的时程变化规律,给出了风障位置的脉动压力峰值与压力梯度,得到了列车风致脉动压力的频域特性.结果表明:高速列车通过风障区域时在风障各部位均形成了"正-负-负-正"的交变荷载,且其峰值按照头车正压、头车负压、尾车负压、尾车正压的顺序依次减小,脉动压力梯度随速度增加更加明显;风致脉动压力随高度增加而减小,最大压力出现在风障的底部区域;列车风致脉动压力的功率谱密度峰值集中在25 Hz以内,车速每增加50 km/h,列车风冲击能量增大将近一倍.
- 柳润东毛军赵萌郗艳红
- 关键词：高速列车风障多孔介质数值模拟
