客运专线隧道空气动力学实车测试技术的研究与应用

研究客运专线列车高速通过隧道时诱发的空气动力效应的实车测试技术。针对实车测试工作要求,提出采用PC-DAQ结构作为测试系统基本结构,以传感器、数据采集卡和PC机构成系统硬件平台,用虚拟仪器技术设计系统软件,设计和实现遂渝线隧道空气动力学实车测试系统。通过分析实车测试工况下车体表面压力波的数值计算结果,估计被测空气压力波的频率范围,确定测试系统合理采样频率可设置为300~500 Hz。在遂渝线200 km/h提速综合试验中的应用结果表明,该测试系统能够满足客运专线隧道空气动力学实车测试的需要,检测方法灵活、快速,测试结果准确、可靠;时速200 km动车组经过松林堡隧道时,产生的空气压力波具有的最高频率低于100 Hz。     

双层集装箱车辆和棚车气动性能的比较

基于三维定常不可压Reynolds时均Navier-Stokes方程和k-ε双方程模型,采用有限体积法对横风、路堤、挡风墙等环境耦合下运行的双层集装箱车辆和棚车的气动性能进行数值分析.研究结果表明:双层集装箱车辆周围流场较棚车复杂,前者横向力与侧滚力矩均比后者的大;无挡风墙时,双层集装箱车辆和棚车的气动力与路堤高度均呈线性关系,前者横向力及侧滚力矩与路堤高度的线性比例系数均比后者的大,分别为5.37和-11.09,对棚车则分别为3.53和-10.46;有挡风墙时,两车的气动力差值随路堤高度增加而减小,路堤高度0 m时其差值最大,前者横向力较后者大57.12 kN,侧滚力矩则大177.11 kN·m;设置挡风墙后,车辆横向力和侧滚力矩大大减小,路堤高度越高,减小幅度越明显,表明挡风墙对提高大风区尤其是高路堤区段的车辆气动性能效果显著.     

车辆实车碰撞试验的模拟再现

简述了根据碰撞现场检测数据即可对车对车碰撞事故计算碰撞车速及再现碰撞车辆举动的计算机模拟系统。用此系统对11例实车碰撞试验进行计算与模拟再现,计算模拟结果与试验记录结果一致。     

列车交会空气压力波测量的影响因素

研究了连接动态压力传感器的信号线长度、放大器的滤波频率和数据采集系统的采样频率对空气压力波测量的影响.研究结果表明,当传感器信号线长度小于100 m时,对传感器输出的动态信号影响不大于1%,满足列车交会空气压力波实车测量要求;放大器的滤波频率和数采系统采样频率对空气压力波的测试结果均有较大影响,应采用带低通的应变放大器,滤波频率以100 Hz为宜;随着采样频率的增加,测量得到的空气压力波幅值增大,采样频率增加到1 kHz后,测量结果趋于稳定.在列车交会空气压力波实车测试中,为保证测试的准确性,节省设备内存空间,采样频率取1 kHz较合适.     

非线性空气悬架模型的理论研究及实车试验

文章在对汽车悬架系统进行分析和建模时考虑了空气弹簧的非线性特性,运用Matlab/Simulink软件对所建方程进行求解和仿真,并通过实车道路试验对所建模型进行验证。仿真结果与试验结果相符合,真实反应了汽车空气悬架系统的振动响应情况,从而证明了所建非线性空气悬架模型的正确性。     

隧道内货车篷布绳索拉力实车测试与分析

针对D型与X型篷布的有绳网和无绳网4种不同装载与加固方案,在不同时速下进行货车过隧道时篷布绳索拉力测试和全程跟踪监控摄像的实车试验.研究结果表明:篷布迎风面端部两侧晃动较大,背风面兜风严重;有网篷布顶部在隧道内起伏较小,无网篷布顶部起伏较大,速度较高时起伏明显加大;列车进隧道时篷布绳索受力突然增大,在隧道中逐渐减小,在隧道出口恢复明线水平;随着列车速度的提高,绳索受力逐渐增大;当列车速度为120 km/h时,D型篷布绳索最大拉力为609 N,X型篷布最大拉力为722 N;在相同工况下,D型篷布使用性能优于X型篷布的使用性能;篷布绳网在降低篷布绳索拉力中发挥了重要作用,有绳网篷布绳索受到的平均拉力比无绳网篷布受到的平均拉力小20%～60%.     

快速集装箱平车在明线和隧道内会车时的气动性能

利用三维、可压、非定常N-S方程,采用滑移网格技术对我国正在研制的160 km/h快速集装箱专用平车与动车组分别在明线和隧道内会车时的气动性能进行数值模拟.研究结果表明:集装箱平车以160 km/h的速度与动车组等速交会时,在隧道内会车时车载集装箱中部压力变化幅值是在明线会车时的3.46倍;在明线和隧道内会车时,集装箱列车受到的侧向力和侧滚力矩均与交会列车运行速度近似成平方关系;因隧道内压力分布一维特性较强,集装箱平车交会侧与非交会侧压力相差并不大,因此,在明线会车时集装箱平车受到的侧向力和侧滚力矩均比隧道会车时的大,大约是其1.1倍.     

车隧阻塞比对高铁隧道壁面气动压力特征的影响

为进一步研究隧道壁面气动压力特征变化规律,基于RNG k-ε两方程湍流模型与滑移网格技术,数值模拟了高速列车经过双线隧道的全过程;然后,利用现场实测数据对数值方法准确性进行验证;最后,分析了车隧阻塞比对隧道壁面气动压力特征的影响规律。结果表明：随着车隧阻塞比的增大,初始压力波梯度最大值以及正峰值均以指数形式增大,相关系数R²均大于0.998;在列车车尾驶出隧道出口前以及驶出隧道出口后的两个不同阶段,隧道壁面典型气动压力峰值（正峰值、负峰值以及峰峰值）与车隧阻塞比之间满足以e为底的指数函数关系,相关系数R²均大于0.999 5;当列车车尾驶出隧道出口后,随着时间的推移,不同车隧阻塞比下隧道壁面气动压力正负峰值差异性逐渐减小。以距隧道入口500 m测点为例,当车隧阻塞比从0.080 1增大到0.112 2（1.4倍）时,初始压力波梯度最大值增加量为2.92,正峰值增加量为0.30 kPa;列车车尾驶出隧道出口前,气动压力正负峰值增加量分别为0.35与0.60 kPa;列车车尾驶出隧道出口后,气动压力正负峰值增加量分别为0.53与0.46 kPa。     

高速铁路并联隧道横通道对隧道内压力变化的影响

给出了高速列车穿越横通道高速铁路并联隧道时压力变化的三维非定常黏性流场数值模拟过程,研究了两条并联隧道横通道的面积变化、位置变化和斜交方式对并联隧道及横通道内压力变化的影响规律.计算结果表明:并联隧道横通道的存在,使得隧道内压力变化的最大值降低,隧道横通道断面积越大,则最大压力梯度的降低率越小,当横通道的断面积与隧道断面积之比为0.3左右时,其降低隧道中测点的最大压力及压力梯度的效果最好;横通道对隧道的降压效果与隧道交叉方式有关,横通道与隧道的斜交方式为正交,且正交角度控制在60°左右时,横通道对隧道内的降压效果比较好.对比分析表明,当并联隧道内的横通道、竖井及避洞在隧道内的位置、断面积、长度及与隧道的斜交角度相同时,竖井的降压效果最好,横通道次之,避洞的降压效果最差.     

隧道内超车瞬态气动稳定性影响的数值仿真研究

从行车安全方面考虑影响隧道内超车车辆直线行驶性能和操纵稳定性能的因素。从空气动力学角度,以某轿车实车缩比模型为研究对象,采用滑移交界面和动网格技术和STAR-CD软件对隧道内2辆车超车过程的外流场进行瞬态数值模拟。考虑到影响气动力稳定性的因素,选取隧道内2种不同侧向间距(2辆车之间)同种相对车速及同种侧向间距3种不同相对车速4种工况进行对比分析。仿真结果表明:超车过程中被超车的气动力变化更为剧烈,各种工况下的变化趋势都呈类正弦曲线,工况Ⅰ和工况Ⅱ的变化幅度尤为明显,直线行驶性能和操纵稳定性能相对较差;而超车过程对主超车流场影响相对较小,气动力变化不是很明显。     

高速列车隧道内会车时气动舒适性研究

基于N-S方程及k-ε两方程紊流模型,采用有限元法对2列高速列车在隧道内交会时引起的车内压力变化及各参数对乘坐舒适性的影响进行了仿真分析.研究结果表明:2列高速列车在隧道内会车时的瞬变压力值与列车会车的地点、列车长度、列车速度及列车的密封指数均有关系,同车长、车速、密封指数的情况下,会车在隧道中部时瞬变压力变化值最大;同隧长、车速、密封指数的情况下,会车于相同地点时,较长车长的瞬变压力最大变化值要高于较短车长的;当列车的密封指数大于15s时,各种计算工况均能满足列车内瞬变压力容许值1.25kPa/3s的评价标准.     

新建隧道近距离上跨既有线施工方案研究

依据深圳彩田路北延段工程新彩隧道北口段(拟建)近距离上跨厦深铁路梅林隧道两条隧道叠置的工程设计实例,运用有限元分析软件MIDAS-GTS进行三维模型数值分析,对比明挖暗埋法和暗挖法新建隧道施工时既有隧道的变形及内力变化规律,对既有隧道的安全性进行评价.结果表明:明挖方案与暗挖方案从技术安全角度皆可行,经过综合比较,推荐明挖隧道方案.将数值分析结果与工程实例相结合,提出了新建隧道与既有隧道之间中隔岩体的加固措施、临时边坡开挖时锚喷网的设计方案及施工过程中新建隧道及既有隧道的监控量测方案.     

煤层气储层两相流渗透率试验研究

煤的绝对渗透率、水-气相对渗透率对预测煤层气开采中甲烷和水的产率是极为必要的参数。利用实验室测定方法，对煤岩的绝对渗透率、相对渗透率、相渗透率和水-气相对渗透率进行了研究，提出了气、水相渗透率之和小于气或水的绝对渗透率、渗透率与试件的层理方向存在密切关系的结论。     

穿越细砂层巷道注浆加固方案实验研究

在分析下峪口煤矿巷道砂层砂样物性指标的基础上,通过室内注浆试验对硅酸凝胶材料注浆加固细砂的可行性进行了分析;并分别研究了浆液注浆量、配比方案、龄期以及速凝剂对细砂加固效果的影响,总结出了注浆量、浆液配比方案、速凝剂及龄期对细砂加固效果影响的规律.结果显示,穿越细砂层巷道采用注浆加固方案是合理可行的.     

履带式双人休闲运动车的研制

为满足人们对休闲娱乐器械的更高需求,设计了一种履带式双人休闲运动车。该履带车由左右履带行走机构和驱动机构、制动系统、驾驶舱平衡滚筒等组成。左右履带行走机构为三角形立体设计;驱动机构的脚踏行走机构通过白适应随动变距传动机构带动左右履带行走机构行走,可保证在通过不平坦道路及上下坡路时,履带行走机构和驱动机构相对变化时的绝对传动距离不变;驾驶舱平衡滚筒独立悬挂在左右履带行走机构上,在坡度变化时能不断自动调整;两侧独立的制动系统设计,具有辅助转向、刹车的功能,单边使用可实现履带车的360°原地调头。试验结果表明,该履带车整车重量89．7kg,最大载重量120kg,最小转弯半径（360°原地调头）1200mm,最高骑行速度7km／h,最大爬坡角度20°,最大越障宽度400mm。     

隧道窑工艺处理不锈钢除尘灰的实验研究

利用隧道窑工艺对宝钢不锈钢除尘灰进行处理．该工艺过程是将焦粉（添加量为除尘灰质量的35％）外置在除尘灰周围,并添加三种不同比例的铁鳞,在碳化硅罐中还原42h,还原温度为1200℃．研究表明：该工艺条件能够实现不锈钢除尘灰的烧结,且通过加入铁鳞（添加量为除尘灰质量的20％）可以经济有效地提高烧结物的强度;铁鳞的加入提高了铁品位,但会降低镍、铬品位．针对金属化球团中镍、铬的金属化率难以检测出的情况,提出了一种金属还原率的估测方法,并将其应用到本实验中,得出在隧道窑工艺条件下铁和镍的金属化率分别为92．55％和97．83％,铬的金属化率最少可达到35．5％．     

汽车造型语意的研究

随着消费者对汽车造型越来越重视,对于汽车造型中语意的研究也越发重要。文章阐述了汽车造型语意的相关概念,针对汽车外观的主要造型特征,对目前流行的语意表现规律进行了归纳;最后,对汽车造型语意的层次进行了研究,将其归纳为形态、情感、价值和文化4个层次。