考虑空气含湿量的列车空调系统数值仿真

为改善空调客车的空气调节系统,使其能够为乘客提供高品质的空气,从而满足乘客的乘车舒适度,对某空调列车的通风系统及车厢内部的空气流动情况进行了三维流动的数值模拟计算,通过对比分析,得到温度均匀的改进设计方案;为使空调通风系统仿真效果更加趋近实际情况,数值计算中考虑空气含湿量,研究空气含湿量对温度分布的作用;并且对人体散热量两种定义方式对车厢温度的影响进行对比分析.     

地铁列车空气制动系统仿真模型

分析了地铁列车空气制动系统工作原理与构成,研究了容性、阻性和感性单元三类基本气动元件建模原理,根据相似性原理,通过AMESim软件建立了地铁列车空气制动系统仿真模型,介绍了空重车阀、EP单元、中继阀等部件建模过程,并对仿真参数进行了分析.研究了常用制动、紧急制动和阶段制动工况下制动缸压力与Cv压力变化特性,并进行了试验台对比验证.分析结果表明:在常用、紧急制动时,Cv压力比制动缸压力响应快,最大延时不超过0.5s,稳定时两者压力相等;紧急制动时制动缸压力上升至定压的时间小于1.5s,常用制动时小于2.2s;阶段制动时制动缸压力与Cv压力跟随性较好.试验中制动稳定后Cv压力比制动缸压力高约15 kPa,由中继阀内部橡胶件阻尼作用引起,该误差不影响中断阀正常使用.     

计算网格对列车空气动力学不确定性的影响

为评价计算网格对明线列车空气动力学数值仿真计算结果的影响,基于计算流体力学,研究了计算网格对列车气动特性的不确定性. 首先根据3种不同尺寸的计算网格及其计算结果,提出了计算网格对列车气动力和表面压力不确定性的计算方法;其次以ICE2列车为研究对象,划分了3种不同尺寸的计算网格,数值仿真得到了列车气动力和典型截面的压力;最后研究了该列车头车气动力和典型截面压力的不确定性. 研究结果表明:数值仿真得到的气动侧力系数与试验数据的误差仅为0.31%;车身迎风侧表面压力的不确定性接近于0;车身表面压力不确定性较大的位置主要位于车体底部,其最大不确定度达到1.42;头车侧力系数的不确定度为0.002 6,而头车升力系数的不确定度为0.509 3.      

高速列车风对转向架空气弹簧装置影响的探讨

指出高速列车风对空气弹簧悬挂系统的作用已远超过１２级强台风。分析了高速工况下系统背压的变化及变背压对系统正常工作的影响。经适当简化导出了以马赫数表示的高速转向架空气弹簧背压计算式及垂直刚度修正式。     

升力翼对高速列车列车风与尾流特性的影响

为探究在高速列车车顶安装升力翼后引起的列车周围流场剧变,以三车编组1∶10缩尺比某型CRH高速列车模型为研究对象,采用基于两方程湍流模型的改进型延迟分离涡模拟(IDDES)方法,对比分析了有无升力翼的2种高速列车时均和瞬时列车风的发展规律;利用涡旋识别方法探讨了尾迹区瞬时涡结构分布特征,通过比较尾迹区不同流向位置的列车风分布特征与尾流涡旋移动规律,验证了列车风速度峰值与尾涡非定常特性的相关性,采用频谱分析方法获得了尾迹区速度功率谱密度曲线。研究结果表明：升力翼的几何外形结构加剧了车身表面边界层分离,令列车顶部和侧表面边界层厚度增大;升力翼使列车风速度峰值增大,其中在轨侧和站台位置最大时均列车风速度分别增大了1.556和1.327倍,且相较原型列车第2个峰值位置延后;由于翼尖涡不断向下游发展和累积,升力翼列车尾流结构表现为大尺度涡对中夹杂着一对更为破碎的细小涡旋,相较原型列车,涡旋与地面之间的剪切作用更强,升力翼列车尾流时均列车风速度在展向分布上有所增大,但垂直分布上有所降低,并在水平面上出现更明显的剪切分离;升力翼列车尾迹中包含较多破碎的小尺度涡,进而影响了尾迹涡脱落频率,使之比原型列车具有更高的能量,且涡旋耗散速度更慢。     

地铁盾构隧道施工对地表沉降的影响分析

以郑州市轨道交通5号线某区间盾构隧道开挖工程为例,采用FLAC3D数值模拟软件进行建模分析,将数值模拟软件得出的隧道开挖引起的地表沉降值与实际测量的数值进行对比,得到以下结论:隧道拱顶处沉降最大,拱底处隆起最大;研究断面的横向沉降均呈W形分布;断面一地表最大横向沉降值为14.6mm,对应的数值模拟得到的最大横向沉降值为14.2mm;断面二地表最大横向沉降值为7.6mm,对应数值模拟得到的最大横向沉降值为7.2mm,可知横断面沉降的实测值和数值模拟值吻合度较好,说明数值结果比较可靠。对于地表纵向沉降,开挖过程中,掌子面前方一定距离处地表形成隆起,这与盾构机与土体之间的摩擦有关,在开挖之后距离掌子面20m左右地表沉降基本趋于平稳,左右线的实测值与数值模拟值吻合度良好。断面二隧道穿越的粉质黏土厚度比较大,且自稳性较好,故断面二沉降要小于断面一的沉降,因此隧道开挖面处的地层特性对盾构开挖的稳定性十分重要。     

计算区域尺寸对列车绕流数值模拟的影响

对于列车绕流数值模拟而言,其计算区域越大,边界条件对计算结果的影响越小,但过大的计算区域会导致计算工作量和计算时间的增加,因此,计算区域尺寸的选取是列车绕流数值模拟的关键之一。通过建立12种不同尺寸的计算区域模型,结合数值模拟方法,研究其对列车压力分布特征及气动性能的影响。研究结果表明:数值计算仿真得到的气动力系数与风洞试验得到的气动力系数的误差4%;当计算区域上游高度≥8倍特征高度时,头车鼻尖驻点压力系数基本稳定在1.0左右。通过对比不同大小计算区域的计算结果可知,流线型高速列车绕流数值仿真的推荐采用最小计算区域尺寸为:高度方向为12倍特征高度,宽度方向为24倍特征高度,长度方向上游为12倍特征高度,下游方向为24倍特征高度。     

地铁隧道锚杆系统对地表沉降影响的数值分析

根据黄土地层不同土的物理力学参数,应用邓肯—张本构模型,在地铁隧道开挖施工过程中,对支护锚杆系统沿隧道纵向和横向的不同分布形式进行有限元数值计算。应用有限元软件MIDAS,根据西安地铁2号线隧道的相关土性和设计资料,对比了锚杆长度和锚杆纵向间距对地层沉降和锚杆受力特征的影响;探讨了锚杆纵向间距的疏密布置以及横向加密的位置。分析表明:随着锚杆长度的增加地层沉降减小,当锚杆长度大于一定值后沉降变化幅度降低;当锚杆纵向布置疏密不均时,沉降量较大;在隧道腰部加密锚杆可控制地表沉降。     

大体积承台水化热温度监测及数值分析

结合天桥特大桥承台的施工,运用三维有限元软件MIDAS/Civil2006对承台按照一次浇筑施工的方法进行水化热温度场数值分析,并对大体积混凝土水化热的主要影响参数进行了分析,最终确定混凝土配合比,同时现场测试了承台的水化热温度。通过理论计算和对比研究,得出可以较好的预测承台水化热的实际发展规律,有效的防止了承台温度裂缝的产生。     

地铁车站深基坑变形规律的三维数值模拟分析

以西安地铁某大型车站深基坑工程为背景,采用现场监测与三维数值模拟相结合的方法,研究了开挖过程中地铁车站深基坑的变形规律。结果表明,围护桩的变形直接关系到基坑的稳定和安全;开挖使得基坑周围土体下沉,地表沉降呈抛物线型;计算结果与监测结果基本一致,运用FLAC3D数值计算方法研究深基坑的变形规律是可行的、可靠的。     

地铁列车引起的振动对西安钟楼的影响

以西安地铁2号线6、号线通过钟楼工程为背景,针对铺设浮置板轨道和采取隔离桩两种减振措施,分6种工况分析了地铁2号线及6号线运营对钟楼结构的振动影响,预测了减振隔振措施的效果,并分别对不同工况进行三维动力有限元数值模拟.结果表明：不采取减振措施时,地铁振动会对钟楼造成影响;采用浮置板轨道对地表振动有明显改善;采用隔离桩对减少地表振动效果并不明显.     

既有地铁车站两侧基坑施工对车站结构变形影响分析

本文以南京某建成地铁车站两侧基坑工程为背景,利用有限元数值模拟计算方法首先分析了两侧基坑不同开挖方案下对已建成地铁车站的影响。计算结果表明：两侧基坑开挖方案按照施工方案3实施,对车站结构的影响最小,方案最优。若按照施工方案2、3进行施工车站结构最后的变形朝向先施工基坑侧。然后通过实际施工方案1和现场监测数据对比,结果表明数值计算结果和实测值差别不大,变化趋势具有一致性,满足工程需求。     

地铁车空调风道挡板对车厢内温度均匀性的影响

以某地铁中车为研究对象,采用标准的κ-ε湍流模型对空调风道及车厢内部三维空间区域定员230人工况下的空气流动和传热状况进行了数值分析,并对空调通风设计方案做量化评估,计算中综合考虑了车体壁面传热、人体散热等多种传热过程.由计算结果可知,风道第8个出风口有空气逆流现象且车厢内部温度分布不均匀.针对上述缺点,对第8个出风口周围挡板相对位置及数量进行调整.新方案消除了风道出风口逆流现象,车厢内人体舒适区的温度分布均匀性得到改善,温差由原方案的4℃降为2.5℃.     

大风对路堤上运行的客运列车气动性能的影响

为了提高强横风作用下客运列车运行的稳定性, 基于三维非定常方程, 采用动网格技术, 对强横风作用下的青藏线客运列车在路堤上运行情况进行了模拟, 分析车速、风速及路堤高度与气动力之间的关系, 并将计算结果与风洞实验结果进行对比。研究结果表明: 升力、侧向力和倾覆力矩实验结果与模拟结果吻合较好。在路堤高度小于20.00 m时, 气动力随路堤高度的增加而增大, 当路堤高度大于20.00 m时, 气动力随路堤高度增大而减小; 车速一定时, 随着横风速度的增大, 气动力和倾覆力矩迅速增大; 横风风速一定时, 列车运行速度从60 km·h^-1增大至120 km·h^-1, 侧向力、升力及倾覆力矩变化不大。     

盾构施工对地铁围岩变形的影响分析

基于某城市地铁2号线穿越工业厂房区引起地基变形的工程背景,简化为实体应变模型,采用数值模拟的方法对开挖前后隧道围岩变形进行对比,目的是研究盾构在开挖过程中对周围岩体的变形影响情况。结果表明,盾构开挖过程中隧道围岩变形比较大,隧道中心处竖向变形情况远大于水平变形,盾构与隧道的接触面处的应力高度集中且远远大于周围岩体的平均应力。     

高铁外流场对站台建筑物的影响

采用LS-DYNA数值模拟计算的方法,对高铁某站台列车进站时造成的空气扰动对雨棚的受力进行分析。主要分别模拟了两列车同时同向进站,两列车不同方向进站,单独一辆车进站4种不同情况下造成的空气扰动对雨棚的影响,给出其在不同时刻的等效应力云图,同时给出其不同情况下的最大应力值。     

列车振动荷载对古建筑的动力影响

在建的北京地下直径线周边有3处需保护的古建筑文物（Ⅰ-明城墙、Ⅱ-老车站、Ⅲ-正阳门和箭楼）,对其进行列车振动荷载下的动力影响研究十分必要.应用列车-轨道耦合动力学理论,计算得到作用在隧道结构上的列车动荷载,并作为激励作用于动力有限元模型上,通过数值模拟计算,预测评估直径线与既有线列车荷载对周边古建筑文物的振动响应.结果表明,列车振动引起古建筑结构的动力响应随水平距离和竖向距离改变呈规律变化,地下结构以竖直方向动力响应为主,建筑物超过一定高度后,地上结构以水平方向动力响应为主,且地上结构的动力响应高于地下结构;直径线与既有线的列车运营对古建筑产生的振动影响,未超过但接近控制标准,不需特殊减振,应采取适当减振以对古建筑文物的保护留有余量.     

空气弹簧对车辆曲线通过性能的影响

建立了考虑左右空气弹簧垂向耦合模型的车辆系统数学模型,由理想气体的状态方程得到空气弹簧的力学方程,分析了车辆通过曲线时车辆与空气弹簧的动态特性。仿真结果表明:由于高度阀的动作,车辆在驶出曲线后各空气弹簧的压力不一致,导致车体不能回到静平衡位置;车辆以正常速度通过曲线时,车辆曲线通过动力学性能变化不大;在车辆多次通过同一种曲线的较恶劣工况时,空气弹簧内气压变化范围是一定的;增加抗侧滚刚度能明显抑制车体侧滚,从而减小空气弹簧内气压的变化量;增大空气弹簧横向跨距,并选择合适的刚度和阻尼,能使车辆驶出曲线后各空气弹簧压力接近静平衡值。     

地铁振动作用下高层建筑物边墙的动态响应规律分析

地铁列车运行所诱发的高频次振动不仅对隧道衬砌结构和围岩体造成损伤,而且对地面建(构)筑物稳定性和城市居民生活舒适性产生了一定的影响.对地下隧道区间地铁振动进行了数值模拟分析,结果表明,高程放大效应和距离的衰减效应共存,建筑物侧墙水平向振动响应规律主要为振动速度随振源距离的增加出现往复循环变化,水平向振速随高差表现出了放...