高速集装箱平车空气动力学仿真研究

通过采用SST k-ω湍流模型对200km/h高速集装箱平车进行外流场分析,得到了集装箱平车表面压力分布、机车和集装箱受到的阻力以及车间流体速度分布,并对机车和集装箱相对高度差对列车空气阻力的影响进行了分析.研究结果表明：高速集装箱平车所受的空气阻力以压差阻力为主,并随着机车与集装箱平车相对高度的减小而增大.     

国产磁浮列车气动外形的优化

为了降低列车交会空气压力波、减小空气阻力、使列车具有正的气动升力，根据给定的列车横断面，设计3种磁浮列车流线型头部外形。利用可压缩粘性流体的N-S方程和k-ε双方程湍流模型，采用有限体积法对包括TR08磁浮列车在内的4种高速磁浮列车周围流场进行数值模拟，得出磁浮列车在不同运行速度下的气动阻力系数、升力系数及列车以430km／h运行时的交会压力波幅值。此外，为优化气动外形方案，对3种方案进行综合比较分析。研究结果表明：随着流线型头部长度的增加，列车空气动力性能提高；在车头流线型长度相同的情况下，随着最大纵剖面轮廓线曲率的变小，交会压力波降低，水平投影轮廓线变宽，列车阻力增加；最优方案为列车交会压力波和空气阻力均较小、流线型头部为扁梭形的方案三。     

真空管道中高速列车空气阻力数值仿真

基于粘性流体的Navier-Stokes方程和k-ε双方程湍流模型,运用流体动力学数值仿真软件FLUENT对高速列车在真空管道内不同工作压力,以及不同运行速度条件下车体所受到的空气阻力进行数值仿真,得出真空管道内工作压力对列车空气阻力的影响规律.研究结果表明:列车运行速度越大,随着工作压力的降低,空气阻力减幅越大;在同一运行速度下,随着工作压力不断降低,空气阻力的减幅也越大.     

准流线型动车组列车头型优化设计与气动性能分析

在分析准流线型动车组列车头部外形特点的基础上,对其进行了改型优化设计,措施包括加大列车细长比以及改变外部形状等.应用CATIA软件通过创建列车头部曲面的主型线、中间控制线等步骤,完成了列车流线型头部的三维曲面模型设计,同时应用曲线曲率梳工具,通过调整控制点的位置,完成了控制线的位置调整.流线型列车头部曲面的静态光顺性评价表明被测区域达到了曲面光顺的要求.应用CFD技术,采用三辆编组形式,模拟计算了两种列车在6种不同速度时的空气阻力.结果表明:与准流线列车相比,流线型列车在降低列车运行空气阻力方面效果明显.     

列车在高寒地区隧道内运行引起的行车阻力研究

列车在隧道中运行时要克服的行车阻力为压差阻力和摩擦阻力两方面,克服阻力做功所产生的热量将会散发到隧道内部,影响高寒地区隧道内热环境.结合高寒地区隧道工程实例,考虑高寒地区实际大气压、列车将来可能的提速和高寒地区高速铁路的修建,运用动网格技术,考虑对列车以现行速度运行、快速运行、高速运行时在隧道内需要克服的行车阻力进行了研究,得到了列车运行至隧道中部时的车头车尾之间的压差阻力和列车壁面与空气之间的摩擦阻力.结果表明,列车在隧道中运行时需要克服的压差阻力远大于摩擦阻力,且行车阻力随着列车运行速度的增大而增大,可为高寒地区铁路提速和高速铁路修建提供参考.     

例谈空气阻力的作用

本文通过空气阻力与降落伞,大气密度与航天阻力两例说明降落伞打开后可增大空气阻力,使物体的速度战小,大气密度给卫星的航行带来的重要影响。     

基于偏航角分布的汽车风平均阻力系数计算方法

汽车油耗和排放法规对正确测量和降低行驶阻力提出了更高的要求,空气阻力是汽车中高速巡航工况的主要阻力来源,真实道路自然风对汽车的气动阻力具有显著的影响.通过提出汽车在真实道路环境行驶的偏航角概率分布特征以及基于偏航角概率分布特征的风平均阻力系数的计算方法,对比了不同风平均阻力系数的计算方法,分析了车辆基本尺寸参数对风平均...     

迫弹一维弹道修正引信阻力器结构的空气阻力特性研究

为了研究不同阻力器结构的增阻特性,设计了多种结构10个方案的某型迫弹一维弹道修正引信阻力器,测量了配用这些一维弹道修正引信阻力器的某型迫弹在零攻角、低风速下的空气阻力,计算了一维弹道修正迫弹的空气阻力系数及其相对于制式迫弹的增阻倍数,探讨了不同阻力器结构的增阻特性.当引信结构允许设计较大的增阻面积时,选用简单的平面阻力器结构较为合理.     

高速列车底部结构参数对气动阻力作用规律

高速列车的转向架区域是气动减阻研究的重点.通过样条曲线方法建立了高速列车底部结构的7参数化模型,采用计算流体力学及超拉丁立方抽样试验设计方法,研究了底部结构参数对高速列车气动阻力的影响规律.结果表明:底部结构参数对于三车总阻力、头、中、尾各节车气动阻力的影响分别为27%、37%、39%和22%,三车气动阻力对裙板高度、排障器厚度、舱前缘倒角最为敏感.但头、中、尾车影响规律不同于三车,有必要考虑对头、中、尾三车底部结构分别进行气动设计,以达到最优的减阻效果.底部结构参数主要影响列车底部平均流速改变底部结构所受气动阻力,进而影响高速列车气动阻力.     

中国恶劣风环境下铁路安全行车研究进展

介绍我国铁路恶劣风环境下正在开展的铁路安全行车方面的研究以及进一步开展的研究,主要包括:风环境下铁路安全行车综合研究方法,如数值计算、风洞试验、在线实车试验、理论分析等;大风环境下列车空气动力特性规律,如列车空气阻力特性、空气升力特性、空气横向动力特性、列车交会空气压力波、风-车-路-局域地貌环境耦合列车空气动力特性等;风环境下列车临界运行速度,如风特性、空气动力、机械动力作用下车辆倾覆稳定性、特殊风环境下的列车临界运行速度;恶劣风环境下铁路安全行车措施,如实施限速(即对风速-路况-车外型与载重不同组合下的列车安全运行速度限值)或停轮,设计合理的列车外形,设置挡风墙,建立铁路大风监测预警与行车指挥系统等.     

新型高速列车隧道空气动力学模型实验系统

目前高速列车隧道空气动力学模型实验系统主要用于分析隧道内压力波的变化规律,难以对空气动力学效应进行完整的分析.针对这一局限性,从科特流(Couette)理论出发,提出了一种新型实验系统即旋转式高速列车—隧道模型实验系统,介绍了该系统的可行性、结构、实验原理及其特点.分析表明:该新型实验系统结构简单、功能完善、成本低、实验重复性好,适用于进行高速列车通过隧道时产生压力瞬变、微气压波、列车活塞风、行车阻力和气动噪声等一系列空气动力学实验,并能测量隧道内和列车隧道环形空间的气流速度场,对研究高速列车隧道空气动力学问题有重要意义.     

发动机用平板型空滤器流动阻力特性分析和改进

为减小平板型空滤器流动阻力以增大进气量,对平板型空滤器流动阻力特性开展了实验研究,获得了空滤器流动阻力随流量变化的规律和阻力构成成分。阻力随流量的增大而加速增大,滤芯阻力约占整个空滤器阻力的一半,入口流量为120m3/h时,总阻力为915.3Pa,滤芯阻力为426.4Pa。在实验获得滤芯阻力参数的基础上,提出采用多孔介质跃升模型对平板型空滤器内部流场开展三维数值仿真分析,结果表明,仿真结果与实验结果比较吻合,最大误差为5.67%。滤芯阻力同样约占整个阻力的一半,另一半阻力主要为出口处阻力,其余壁面阻力约占15%。最后,在实验和仿真分析的基础上,提出了改进模型并进行了仿真分析。结果表明,改进模型阻力有较大程度的下降,入口流量为120m3/h时,总阻力为588.2Pa,较原始模型下降了32.2%;增大空滤器流通横截面积是减小阻力以增大进气量的有效手段,改进空滤器壁面的平滑性是补充措施。     

高速列车外流场气动噪声的特性研究

针对高速列车外流场气动噪声完成了在线实验测试研究,对列车模型进行了简化并确定了合理性;进行了列车模型湍流流场模拟,完成了列车远场气动噪声的预测研究.研究表明,合理缩短列车不会改变车身表面声功率分布规律;高速列车气动噪声属于宽频带噪声;在频率范围(0～ 5000Hz)内气动噪声仿真与实验结果吻合较好,说明仿真方法准确度高;列车转向架处湍流最为剧烈,其次为车头鼻锥处;车身表面的气流最为平缓,进一步说明缩短列车模型的合理性.所提出的仿真方法能够为高速列车的结构优化设计提供依据,并能验证高速列车气动噪声控制方法的有效性.     

提高进气道冲压阻力测量精度的方法

为提高发动机飞行推力测量精度,对进气道冲压阻力测量计算方法进行了研究。鉴于进气道测量耙总压静压测点不遵循等环面分布,采用数值插值法获得等环面中心点的总压静压值,计算表明:靠近壁面的实际测点与其对应的等环面中心点之间的总压静压差异明显,总压最大差值为1. 0 kPa,静压最大差值为0. 73 kPa。分析了附面层厚度、分区域计算累加法、全区域计算平均法对流量、流速、冲压阻力的影响,结果表明:附面层造成的空气流量最大误差值可达1. 94 kg/s,差异较明显;采用分区域计算累加法与采用全区域总压静压平均值计算的空气流量差异小。采用分区域计算累加法与采用全区域总压静压平均值计算的冲压阻力最大差值仅为0. 09 kN,差异很小,两种方法在推力直接确定中都具有应用价值。     

考虑车下环境的高速动车组空气流场数值仿真

在建立典型高速动车组模型、轨道等环境模型基础上,根据流场有限元知识,将整体仿真模型划分为车头部分、车尾部分、中间车前部及中间车后部.采用对称计算域,选择非结构网格进行网格处理,进而仿真分析300km·h-1的流场分布规律.结果表明:建立的典型动车组模型总体受力69.4kN,车下部分尤其是转向架附近流场分布各异,湍流形式明显,该部分阻力占总体阻力33.6%,最大正负压力差约8kPa.通过分析比较ICE和TGV-A高速列车相关试验数据,验证了仿真方法与结果的合理性.     

Precise climate monitoring using complementary satellite data sets

Observations from Earth-orbiting satellites have been a key component in monitoring climate change for the past two decades. This has become possible with the availability of air temperatures from the Microwave Sounding Unit (MSU) since 1979, sea surface temperatures from the Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR) since 1982 and, most recently, measurements of atmospheric water vapour content from the Special Sensor Microwave Imager (SSM/I) since 1987. Here we present a detailed comparison of each pair of these three time series, focusing on both interannual and decadal variations in climate. We find a strong association between sea surface temperature, lower-tropospheric air temperature and total column water-vapour content over large oceanic regions on both time scales. This lends observational support to the idea of a constant relative humidity model having a moist adiabatic lapse rate. On the decadal timescale, the combination of data sets shows a consistent warming and moistening trend of the marine atmosphere for 1987-1998.     

基于空气与冰的电阻特性差异实现电力输电网覆冰自动检测

提出了一种基于空气与冰的电阻特性差异实现电力输电网线路与塔架覆冰厚度自动检测的新型覆冰厚度传感器及其检测方法.空气与冰的电阻值具有明显的数值差异,将被检测物体表面空间划分为空气、冰两种具有不同物理特征的区域并将其切割为多层空间,对各分层的电阻值进行检测,并根据其数值差异来综合测定电力输电线路与塔架表面覆冰厚度,从而实现在恶劣的野外工作环境下对电力输电网覆冰厚度变化进行自动连续监测的目的.     

基于调风效率与通风阻力的封闭型网络利弊分析

提出了“封闭性网络”的概念,分析了封闭型网络的形成原因及其合理性;与含自由风路的风网对照,说明了封闭型网络可导致矿井出现附加阻力、增加矿井总阻力的弊端.基于最长路算法原理,说明了附加阻力的计算方法.实现了以确定自由分支和加边法找独立回路为内容的封闭型网络解除方法.以某矿通风系统优化为例说明了封闭型网络的具体表现与相关方法的优越之处.     

基于均衡和接续的路网列车运行图调整研究

铁路中的换乘车站如果发生突发事件,会造成路网中部分列车到达换乘站晚点,晚点超出一定范围时与之接续的列车将不再保持接续关系,导致旅客无法完成换乘且接续列车晚点。本文建立了基于均衡和接续的路网列车运行调整模型,调整后使列车到达终点站的时刻与原计划时刻偏差最小并且总延误时间最小。使用Gurobi优化软件对模型进行了求解,结果表明,调整后的运行图能够有效缓解突发事件对列车运行造成的影响,且晚点在一定的范围内,通过列车接续能够保证旅客的顺利换乘。     

满足客流需求的地铁列车延误协同调整方法

以尽快疏散客流为出发点,提出协同调整城市轨道交通初始延误列车前方列车的方法.基于列车能力与客流需求的交互关系、运行约束和调整时间约束,协调考虑车内乘客和站台乘客,以全部乘客总旅行时间最小为目标建立了整数规划模型,并构建多列车、多车站时刻调整的组合动态规划求解算法.实例验证结果表明了模型与算法的有效性,与其他方法相比,该协同调整方法得到了更少的乘客旅行时间.