基于指数脉冲的气动导纳数值识别方法研究

气动导纳函数是桥梁抖振分析中的重要气动参数,通常利用风洞试验或数值模拟平台生成入口随机紊流风速或单频简谐来流进行识别。本文基于指数脉冲形式简单、频带宽的特点,提出了采用入口指数脉冲风速识别气动导纳的数值模拟方法。选取理想平板为研究对象,采用该方法进行气动导纳识别研究,并与理论Sears函数进行比较。研究结果表明,本文提出的数值识别方法具有可行性,当脉冲宽度大于600/s2、计算时间步长小于0.000 5 s时,可以得到较为准确的结果。     

高速列车湍流特性的数值模拟

为了研究不同的湍流模型对数值模拟结果精度和数值准确度的影响,采用了PRO-E和ICEMCFD进行模型的建立和网格的生成,使用FLUENT软件对高速列车外流场进行分析,在其他条件不变的情况下,湍流模型选用双方程k-ε模型和标准k-ω模型,通过对流场的受力和速度分布图的分析对比,可以看出RNGk-ε得出的数值结果与真实情况最接近,更加符合列车外流场气动的特性。     

阵风场中桥上列车升力气动导纳数值模拟及应用研究

针对阵风场中列车中车二维升力气动导纳展开研究。基于数值模拟的方法,首先验证平板升力气动导纳模拟结果的可靠性,其次对单独列车截面的升力气动导纳及绕流特性进行分析,并与桁架梁、流线型钢箱梁上列车升力气动导纳进行对比。研究结果表明:平板升力气动导纳数值结果与解析解吻合较好,数值识别方法可靠。桥梁主梁上列车升力气动导纳比单独列车升力的气动导纳值偏小,比Sears函数略偏大;当折减频率小于0.01时,流线型钢箱梁上列车升力气动导纳略大于桁架梁上列车气动导纳值。     

基于CFD的桁架桥气动参数研究

基于计算流体动力学方法,以某桁架桥为研究对象,建立三维仿真模型进行气动性能研究。通过对比三维气动仿真结果与风洞试验结果可知,三维气动仿真分析能够较为精确地计算出在不同风攻角下桁架桥的三分力系数。结合风洞试验结果以及二维气动仿真分析结果对国内现行规范中桁架桥气动参数选取方法的精确性做出检验并提出改进建议。将桁架结构截面的外轮廓和实面积比作为控制条件建立二维等效模型,在不同风攻角下其阻力系数计算结果与规范建议方法计算结果相比精度有较大提高。     

不同速度集装箱平车过隧道时的气动性能研究

采用k-ε双方程湍流模型,对集装箱平车以不同速度通过双线隧道时的气动性能进行了数值模拟。     

大跨度平屋盖结构风致破坏过程模拟

利用计算流体动力学(CFD)软件CFX11.0,采用基于雷诺平均(RANS)方法的SST k-ω湍流模型对大跨度平屋盖风致破坏过程进行了二维数值模拟,研究风致连续破坏过程中屋盖开口附近风压系数的变化规律。结果表明,大跨度屋盖边缘等几何外形突变的部位是屋盖的薄弱环节,屋盖的风致破坏往往由这些部位开始。屋盖破坏过程中破坏开口边缘处风压发生较大变化,这是屋盖风致连续破坏的主要原因。此外,结构前后入口的大小也对破坏开口外表面风压系数分布规律有较大影响。本文定性地对屋盖结构风致破坏过程进行了数值模拟分析,可为大跨度屋盖局部抗风设计提供参考。     

高速列车头车主型线变化对列车周围流场影响研究

采用三维雷诺时均SST k-ω双方程湍流模型和有限体积法对一种已经运营的高速列车周围流场进行数值模拟,分析列车头部主型线的变化对列车周围流场的影响,将计算结果在风动试验中进行验证。研究结果表明:列车周围压力场的差异主要存在于主型线变化区域,车身受到的影响有限;列车尾部流场受到主型线的影响较大,造成了尾车气动载荷数据差异较大;该型号列车头部纵剖面和水平剖面型线造成的头部的局部变化并未能大幅提高列车的抗风性能。研究方法及结果可为高速列车外形设计提供有效参考。     

受电弓气动抬升力计算方法与分析

基于三维定常不可压缩N-S方程和k-ε两方程湍流模型,采用有限体积法,对高速受电弓的气动力进行数值模拟,并且建立受电弓气动抬升力计算模型,推导受电弓气动抬升力的计算方法,采用该方法计算高速受电弓在不同速度等级下开口和闭口运行时的气动抬升力。结果表明:仿真结果与试验结果基本一致,受电弓各部件的气动力转换成气动抬升力存在不同的传递系数且与升弓角有关;传递系数表征了气动力对受电弓气动抬升力的贡献量,弓头升力对气动抬升力的贡献量最大,其次是上框架和下臂杆升力。     

模拟高速列车车顶湍流流场的风洞试验方法

由于风洞试验与列车实际运行时气流流动状态存在差异,在评估诸如受电弓等设备的气动噪声及其气动力时,有时会产生很大误差.本文首先测试了列车实际运行过程中集电装置周围的湍流流场,然后针对试验方法进行了改进,即在风洞试验测试段的上游设置障碍物,以模拟湍流流动.最后,对比评估了有无障碍物时受电弓模型上产生的气动噪声及作用于受电弓模型上的气动力的差异,表明所提出的风洞试验方法能够较好地模拟真实列车.     

轨道交通车辆新型机械过滤器结构的数值仿真

基于轨道交通车辆目前常用的GL型机械过滤器,提出3种新型机械过滤器结构型式,采用二维循环对称结构建立几何模型,将SIMPLE算法与Realizable k-ε湍流模型相结合,采用拉格朗日法对过滤器内气固两相流场进行模拟。着重分析了不同结构型式速度场及压力场的分布情况,并对其过滤效率和阻力特性进行了对比分析。研究结果表明,第3种新型结构的过滤效率及系统阻力等综合性能优于常规GL型过滤器。     

200km／h电动旅客列车空气动力性能数值仿真

运用流体动力学数值计算软件CFX，采用三维粘性不可压缩雷诺平均应力方程和k-ε双方湍流模型，对200km/h电动旅客列车进行了表面压力、速度分布及空气阻力的计算分析。所得结果与相应实车试验和风洞模型试验结果进行了比较分析，最终表明计算结果与试验结果基本吻合。     

风向角对CRH2列车气动特性的影响研究

为研究不同风向角下高速铁路列车气动力特性,分析流线型列车周围流场结构差异对列车气动力影响,以高速铁路典型CRH2列车为研究背景,采用风洞试验和数值模拟相结合的研究手段对不同工况下列车气动力和流场结构进行分析.研究结果表明:测压和测力试验结果具有很好的一致性,数值模拟与风洞试验结果吻合良好,可用来分析风向角对列车气动特性...     

车桥系统气动特性的节段模型风洞试验研究

侧向风作用下的车桥耦合振动分析需要考虑相互气动影响的车辆和桥梁各自的气动参数。为考虑车辆和桥梁的相互气动影响,在常规桥梁节段模型三分力测试装置的基础上研制了一种三分力分离装置———交叉滑槽系统。该系统利用环形滑槽和直线滑槽交叉点位置的变化来调整车辆和桥梁间的相对几何关系,并能实现车桥系统的同轴转动,从而方便地进行不同攻角情况下气动力的测试。利用交叉滑槽系统通过节段模型风洞试验对车桥系统的气动特性进行了多工况对比研究,讨论了车桥系统的雷诺数效应,分析了车桥间的相互气动作用,比较了车辆在桥上位置的影响。试验结果表明,基于交叉滑槽系统的节段模型风洞试验测试是可行的;车桥间的相互气动作用对车辆和桥梁的气动力有较明显的影响。     

国外高速列车最佳头尾部形状的研究

针对国外利用以风洞模型模拟试验和以流场数值模拟计算为主的方法来寻找高速列车最佳的头尾部形状，使列车的综合气动性能最佳，从而有效地降低空气动力学现象对列车运行和周围环境的影响进行了探讨，介绍了国外在此方面取得的主要成果。     

横风作用下高速机车的气动性能

采用三维定常、不可压N-S方程和k-ε双方程湍流模型,利用有限体积法对不同路况下运行的列车进行数值模拟计算,分析车速、风速及路堤高度对机车气动性能的影响。研究结果表明:路堤高度的升高、车速的变大、横风风速的增大、横风风向角的变大都会使得高速机车的气动力变大,但由于本文中车速相差不大,因此,车速的变化对高速机车气动力的影响相对其余几种因素较小。     

强横风下青藏线棚车气动性能研究

采用非结构网格,对强横风下青藏线桥梁上运行的棚车气动性能进行数值模拟,并对部分数值模拟的结果进行风洞实验验证。计算结果表明:实验结果和数值模拟的结果较吻合;在指数风条件下,棚车的气动力随桥梁高度和横风速度的增加而迅速增加;而列车的减速运行,将使棚车所受到的气动力和倾覆力矩降低,有助于棚车安全通过风区桥梁。     

山区峡谷高墩连续刚构桥抗风性能与气动外形优化

为研究山区峡谷高墩连续刚构桥的抗风性能,以木绒大桥为例,利用流体计算软件(CFD),模拟计算桥位处常遇风速20 m/s的情况下连续刚构桥1/4跨主梁截面在大涡模型下的-3°、0°和3°风攻角三分力系数,并与风洞试验结果进行对比验证;利用验证所得三分力系数,通过模拟计算总结在主梁中央增加0.10~0.25 h的上稳定板、下稳定板和对翼缘板进行流线化处理措施条件下的抗风效果,以期为山区峡谷地形连续刚构桥抗风设计和抗风效果优化提供可靠依据。     

高速列车头车外形结构优化风洞试验研究

我国最新一代高速列车为CRH380A,最高运营时速为350 km/h。现以500 km/h的高速列车为研究背景,对CRH380A高速列车头车外形结构进行优化,在中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所的8 m×6 m风洞中对四种不同优化方案的高速列车头车的气动特性及其对有限编组列车气动性能的影响进行试验研究。试验结果表明:当侧偏角为0°时,在35～70 m/s的试验风速范围内,风速的变化对头型NEW-A的气动特性的影响很小;当侧偏角不变时,模型NEW-A的头车、中间车和尾车气动阻力最小,4种头型当中NEW-A头型的空气动力性能最好。