气动阻力对燃料经济性的影响

根据气动阻力与燃料消耗量的关系,分析了气动阻力对燃料经济性的影响。从设计上和使用上减少气动阻力,达到节约燃料的目的。     

明线运行列车气动地面效应数值模拟

通过数值仿真方法研究了滑移地面以及旋转轮对对明线运行列车气动性能的影响。首先,建立了三车编组列车计算模型,考虑固定和滑移两种不同的地面边界条件、固定和滑移两种不同的路基边界条件、静止和旋转两种不同的轮对边界条件;其次,基于风洞试验数据验证了数值仿真的可靠性,表明了剪切应力运输湍流模型和网格划分的可行性和有效性;最后,对比四种不同组合下的明线运行列车气动性能。研究结果表明:固定地面将得到偏低的列车气动阻力系数,约减少4.27%;滑移路基使得尾车气动阻力系数和整车阻力增加约1.87%,引起这一差异主要原因在于地面和路基的表面附面层厚度差异;静止轮对和旋转轮对对列车气动阻力和升力系数都小于1.0%,因此,列车气动风洞试验可以忽略轮对旋转的影响,考虑地面边界和路基边界的影响。     

列车气动阻力问题的实验研究

通过水槽的列车模型试验探讨列车气动阻力特性，讨论列车车型以气动阻力的影响，并得知流线型化的列车阻力系数可减少６３．２％。     

列车气动阻力经验公式的相似理论推导

以我国正在运营的客车车型作为模型设计的标准，应用相似理论进行量纲分析，建立π方程，然后用相似法编制试验程序进行模型试验，再根据相似准则的函数理论建立组分方式，最后给出了该类客车车型的气动阻力系数计算经验公式。为具体车型的气动力公式提供了一种可行的方法。     

川藏铁路特殊气象环境对动车组隧道气动阻力的影响

为研究川藏铁路温度与气压条件变化对动车组隧道气动阻力的影响,通过调研川藏铁路雅安至林芝段各站点气象数据,建立了川藏铁路特殊高原气象条件下动车组列车隧道气动阻力的计算模型,分析了川藏铁路沿线气压与温度变化对动车组隧道气动阻力的影响. 研究结果表明:动车组列车的隧道气动阻力与线路环境的气压、温度密切相关;环境气压越低,隧道气动阻力越小,环境温度越低,隧道气动阻力越大;与平原地区的气象环境相比,川藏铁路沿线气压变化对动车组列车隧道运行阻力的影响能达到30%左右,温度变化对动车组隧道运行阻力的影响在10%左右.      

高速列车头部气动性能的模拟计算与试验

为了研究高速列车的头形对列车整车的气动性能有着重要的影响,对一节半车编组列车分别进行了空气动力学仿真分析和风洞试验．采用有限体积法对列车头部周围流场进行区域离散,进行气动性能仿真分析,得到高速列车头车的气动特性参数．在满足几何相似的基础上,对一节半编组的列车模型进行风洞试验,获取头部的气动参数,并从模拟仿真分析结果与风洞试验结果对比分析中验证,两种方法能够相互补充,相互印证,为高速列车头形的研究总结出有效的研究途径．     

高速列车头部气动性能的模拟计算与试验

为了研究高速列车的头形对列车整车的气动性能有着重要的影响,对一节半车编组列车分别进行了空气动力学仿真分析和风洞试验.采用有限体积法对列车头部周围流场进行区域离散,进行气动性能仿真分析,得到高速列车头车的气动特性参数.在满足几何相似的基础上,对一节半编组的列车模型进行风洞试验,获取头部的气动参数,并从模拟仿真分析结果与风洞试验结果对比分析中验证,两种方法能够相互补充,相互印证,为高速列车头形的研究总结出有效的研究途径.     

移动地面条件下的微型车外流场数值模拟研究

为研究地面边界条件对汽车外流场数值模拟的影响,制定了两种方案对某微型车进行数值模拟计算,并对结果进行分析．研究表明：不同的地面边界条件对汽车的底部流场有很大的影响,而对上部流场影响不大;不同的地面边界条件对汽车的气动升力和前轮的升力影响很大,对气动阻力和后轮升力影响较小;在汽车的外流场数值模拟中,采用移动地面条件可以提高数值模拟的精度．     

高速磁浮列车气动阻力性能数值模拟与参数化评估

基于粘性流体力学理论, 按三维可压缩粘性流对具有流线型头部形状的TR08列车以及通过变化流线型头部纵剖面高度或流线型头部长度设计出的4种新头型列车的周围流场进行了数值模拟。为评估不同流线型头部外形的气动阻力性能, 定义了表示其形状特征的整体长细比作为评估依据, 综合考虑了流线型头部水平投影形状和纵向对称面投影形状对气动阻力性能的影响。通过对5种不同头型列车的模拟结果进行对比分析, 得出了流线型头部外形对气动阻力性能影响的规律: 随着流线型头部长度增加, 气动阻力降低, 而中间车阻力变化不大; 在头部流线型长度相当的情况下, 纵剖面轮廓线上凸的头车气动阻力比下凹的小, 而尾车气动阻力大。计算得到的不同流线型列车的整体长细比大小排序与其气动阻力系数排序完全一致。分析结果表明, 增加流线型头部长度是减小气动阻力的有效途径; 整体长细比能较好地反映流线型头部对列车气动阻力性能的影响。     

风屏障对桥梁及列车的气动特性影响研究

为研究平层公铁两用桥的风屏障在不同透风率和高度下对高速列车及桥梁气动力特性的影响,对列车-桥梁-风屏障三维模型进行了全结构网格划分,并与风洞试验结果进行比较,验证了数值模拟方法的可靠性。研究不同透风率和风屏障高度下高速列车及桥梁气动力系数的变化规律。通过数据包络法（DEA方法）对三分力系数进行了效率评估,给出了风屏障参数最佳取值。研究结果表明：高透风率的风屏障虽高度增加,但防风效果仍不佳;风屏障可有效降低桥上列车的气动力系数,同时增大了桥梁的阻力系数;采用风屏障时,应综合考虑车桥整体的气动性能;针对本研究的平层公铁两用桥梁,当风屏障高度为3.5 m,透风率为20%时,车桥系统整体的气动性能最佳,效率最高。     

轴流式涡轮机动叶片的叶顶间隙对其气动性能影响

采用数值方法对不同叶顶间隙下某型号船用轴流式涡轮机的气动性能进行了对比分析.结果表明,叶顶间隙对喷嘴环前缘的压力分布和涡轮内的温度分布影响明显,过小和过大的叶顶间隙都会导致喷嘴环前缘高压力区的产生,并导致涡轮内局部高温度区域扩大;随着叶顶间隙的增大,喷嘴环后缘底部、吸力面及叶顶间隙内局部高熵区随之增大,燃气能量损失增大.     

高速列车气动性能低温风洞试验

采用低温风洞试验对比了中国高速列车HST、法国高速列车TGV和德国高速列车ICE3的气动性能; 基于EN 14067和TSI标准在铝质材料模型上测试了不同侧偏角下列车阻力、升力和倾覆力矩; 利用粒子图像测速技术测量了列车周围流场, 得到了高速列车与空气的相互作用机理和气动现象; 采用计算流体力学方法模拟了高速列车实际运行情况, 并与低温风洞试验流场测试结果进行了对比。研究结果表明: 0°~10°侧偏角下列车阻力系数绝对值从大到小依次为HST、ICE3、TGV, 侧偏角为0°时, 3种列车的阻力系数分别为0.223、0.166、0.140;0°~5°侧偏角下列车升力系数绝对值从大到小依次为TGV、ICE3、HST, 且数值均接近0, 其中ICE3、HST为正升力, 列车受压向轨面力, TGV为负升力, 列车受上浮力; 0°~5°侧偏角下列车倾覆力矩系数绝对值从大到小依次为TGV、HST、ICE3, 侧偏角为0°时, 3种列车倾覆力矩系数分别为0.021、0.019、0.011;HST高速列车由于头部双层造型设计, 在头部曲面过渡处出现流动分离, 增大了列车摩擦阻力和压差阻力, 导致列车阻力系数比TGV和ICE3偏大一些, 但阻力系数在高速列车头型设计技术要求限值0.25之内, 且升力和倾覆力矩性能较好, 列车具有良好的稳定性, 满足高速列车头型气动设计的工程需求。     

中国高速铁路隧道气动效应研究进展

论述了现场实车试验、数值仿真计算和室内模型试验等高速铁路隧道气动效应的研究方法, 分析了隧道气动效应的影响因素, 系统研究了动车组通过隧道及交会条件下车体内和隧道内瞬变压力与洞口微气压波随速度的变化规律、缓冲结构的设置条件、隧道附加阻力的计算方法、隧道内辅助设施所承受的气动荷载要求以及长大隧道远程测试控制技术和隧道内精确交会控制方法。研究结果表明: 高速列车通过隧道引起的气动效应直接影响到列车运行的安全性、乘员舒适性以及隧道周边的环境, 是高速铁路隧道设计中必须解决的关键技术问题; 建议提出适合中国国情的隧道内复合型舒适度、微气压波标准, 开展多孔吸能材料、洞口缓冲结构、减压竖井、横通道设计等减缓措施研究。     

气体流动阻力损失对反向扩孔气动冲击器性能的影响

为了研究反向扩孔气动冲击器内部气体流动阻力损失对其性能的影响,在简化复杂的气路基础上,从其结构和工作原理出发,分析了冲击器工作过程中气体流动所产生的压力损失;在有压力损失的条件下,研究冲击器气腔内气体变化特性,建立了冲击器的工作过程数学模型;根据数学模型,应用MATLAB程序进行计算机仿真运算,得到了冲击器工作过程中压力损失曲线,以及压力损失条件下活塞运动特性和各腔压力变化规律.研究结果表明:气体流动阻力损失影响冲击器破岩效率,使得冲击器活塞运动末速度从5.05 m/s下降到4.22 m/s,冲击频率从5.00 Hz下降到4.28 Hz;冲击器尾气压力仅为0.140 MPa,低于设计值0.185 MPa,影响冲击器尾气排屑.      

真空管道磁浮交通气动特性的尺度效应

为了探究管道列车的尺度对波系、尾涡以及气动载荷的影响,基于CFD软件建立三种模型尺度（1∶1,1∶5和1∶10）,同时考虑两种悬浮间隙关系（车轨相对间隙不变和绝对悬浮高度不变）的模型;采用改进的延迟分离涡模拟（IDDES）湍流模型和重叠网格技术模拟了列车在管道动态运动,并用风洞试验数据验证了数值方法和网格策略的合理性.研究结果表明：列车尺度（雷诺数）增大,车前活塞区域变长,尾流扰动区范围缩短;雷诺数对近尾流区的涡对演化影响较小,但在远尾流区,随着列车尺度减小,涡对脉动变强,涡对强度的差异导致了车后正激波形态的差异;列车表面最大正压值和最大负压值均随着列车尺度增大而增大,悬浮间隙对最大正压值影响较小,但与最大负压值成正相关关系;尺度效应从压差阻力和摩擦阻力两方面共同影响气动阻力,整车摩擦阻力和头、中间车的压差阻力与雷诺数正相关,但是尾车压差阻力受附着激波的强度影响恰恰相反;列车尺度和悬浮高度均对升力影响较大.相对于全尺寸模型,1∶10模型（悬浮高度20 mm）的最大正压值减小3.82%,最大负压值增大3.94%,整车总阻力增大8.64%,头车升力减小101.56%,尾车升力增大15.88...     

基于集群效应的独立式冷却模块气动特性研究

为了研究独立式冷却模块中多热交换器气动特性之间的集群效应,以典型双热交换器工程机械独立式冷却模块为例进行试验与数值仿真研究. 采用多孔介质模型模拟热交换器,利用多重参考坐标系方法模拟风扇性能,建立4种不同热交换器布置方案下的独立式冷却模块数值模型,对比分析气动特性,并进行冷却模块气动性能试验;通过改变热交换器间面积比与厚度比,完成独立式冷却模块气动特性主动控制方法的数值仿真研究. 研究结果表明:独立式冷却模块气动特性上具有独特的集群效应,即当热交换器呈对置方式布置时,不论两者的倾斜角度如何,气动阻力都相等;数值仿真发现相比于面积比控制,当采用厚度比控制的主动控制策略时,改变独立式冷却模块热交换器之间的厚度比,流量比变化更为平缓,且受风扇转速的影响更小,并据此得到两热交换器之间冷却风量、气动阻力与结构参数之间的试验关联式.      

横向位置对桥上挂车气动特性的影响

在行驶过程中的汽车稳定性、安全性和舒适性会受到侧风的严重影响,因此,侧风稳定性成为汽车空气动力特性的一个重要组成部分。文章以挂车车身为研究对象,采用CFD数值模拟对侧风作用下的汽车气动特性进行了研究,考虑风速、车辆位置以及车辆所受的合成风偏角对汽车气动特性的影响,计算挂车发生侧倾、侧滑的临界风速。结果表明,挂车位于横向不同位置时,在侧风的作用下其气动特性会发生改变,进行车辆的安全性分析时车辆气动力系数应考虑车辆的位置以及车辆所受合成风偏角的影响。     

汽车交流发电机端盖栅格对其气动噪声和温度特性的综合影响

为了同步提高目前新能源汽车发电机的气动噪声性能和散热效果,满足更严苛的噪声、振动与声振粗糙度需求,以某型汽车交流发电机为研究对象,基于台架试验和数值仿真方法探究端盖栅格对气动噪声和温度场分布的综合影响规律;基于五点法获得了噪声声压级分布,基于多热电偶测点获得了关键部件的温度分布,基于计算流体动力学仿真软件和电磁场Maxwell仿真软件获得了发电机内部的流场、声场和温度场分布,采用试验结果验证数值计算模型的正确性;在分析原始发电机气动噪声特性和温度场特性的基础上,设计了具有不同倾角的端盖栅格侧壁以降低冷却气流冲击的动能损失,探讨了端盖栅格倾角和扇叶气流出口角的合理匹配,并基于牛顿冷却理论研究了波状端盖栅格对增加换热表面面积和降低气动噪声的影响。研究结果表明：端盖栅格结构对气动噪声有较大贡献,同时也对冷却效果产生显著影响;端盖栅格侧壁倾斜40°时能够和扇叶气流出口角更合理地匹配,有效减少冷却气流冲击的能量损失,三相定子绕组最高温度降低9.63 K,12阶次气动噪声降低3 dB(A)以上;波纹状端盖栅格增加对流换热面积和气流速度的同时降低了气动冲击作用,使得端盖散热量增加7.72 W,定子铁芯、端盖和三相定子绕组温度分别降低了5.12、4.94和5.29 K,栅格对涡流的改善以及气流对栅格的冲击削弱使12和24阶次气动噪声降低3 dB(A)以上。     

公铁平层桥梁桥塔遮风效应风洞试验研究

车辆经过桥塔区域时,由于桥塔的遮风效应,其气动荷载会产生突变,且公铁平层桥梁的桥塔由于纵向尺度较大,车辆经过桥塔区域时气动荷载的变化更加剧烈.为明确某公铁平层桥梁上车辆在桥塔区域的气动特性,制作了1/20大比例尺的风洞试验模型;基于优化后的测试系统,测试了车辆通过公铁平层宽幅桥梁桥塔时的气动荷载,研究了车道位置、车辆类型以及桥塔外形对通过桥塔车辆的气动特性的影响.结果表明：越靠近桥塔车道上的车辆,经过桥塔时的横向力系数、摇头力矩系数的突变量更大,正向升力也越大,因而更容易发生侧滑与侧偏;车长对车辆通过桥塔区域的性能有显著影响,长度较小的车辆具有更大的横向力系数突变量,长度较长的车辆具有更大的倾覆力矩系数、摇头力矩系数及点头力矩系数突变量;与矩形截面桥塔相比,带倒角的桥塔使得厢式货车的横向力突变量减小了43.7%,使集装箱车的横向力系数突变量减小了25.8%,且使集装箱车的摇头力矩系数突变量减小了29.2%.     

尾翼对高速汽车气动特性及制动性能的影响

为了提高高速汽车在湿滑、冰雪路面紧急制动时的主动安全性,以MIRA模型为基础,设计了尾翼系统,对加装尾翼的MIRA汽车进行外流场数值模拟,分析了尾翼对高速汽车气动特性及制动性能的影响,并研究了尾翼攻角、纵向水平距离和垂向高度参数的影响规律.结果表明:高速汽车加装尾翼后增加了整车的气动阻力和负升力,有利于提高有效制动力;...