动车组车内行李架火灾数值模拟

建立了模拟动车组车内火灾的计算流体动力学模型,基于低马赫数三维非稳态Navier-Stokes控制方程,使用大涡（LES——LargeEddySimulation）湍流模型计算火驱动的空气流动,对动车组行李架上小型火灾进行了数值仿真研究,分析了动车组行李架上小型火灾时车内烟气、温度及速度分布特点．结果表明：行李架上小型火灾事故时,烟雾仅在车顶部空间蔓延,只有顶部空间温度升高较为明显,既车顶部火源较小的小型火灾可以导致较高的局部高温．     

数值仿真在动车组空调设计中的应用

以某高速动车组中间车为研究对象,创建了车厢内部三维空间区域的数值计算模型,在冬季和夏季两种工况下,采用κ-ε标准湍流模型和SIMPLE算法,对车厢内的空气流动和传热状况进行了数值计算,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.并应用空调行业标准,对车厢内温度的均匀性及速度场的适用性进行了分析评估.研究结果表明该车空调通风系统设计合理,满足人体舒适性要求.     

考虑太阳辐射的轿车客舱内气流组织数值模拟

对轿车室内的热环境进行了数值模拟。计算采用SIMPLE算法,紊流采用k—ε模型,考虑了自然对流换热的影响,应用整体求解法计算气固耦合传热问题。采用射线追踪法计算了太阳热负荷,以图形的形式给出其在车内的分配情况,有利于直观地分析其对车内热环境的影响。CFD的计算结果表明,进、圃风口的布置不仅影响车室内气流速度和温度的具体数值大小,而且决定了整个流场和温度场的分布结构.     

基于SEA高速列车车内噪声计算

对高速列车头车车内噪声进行评估,以统计能量法为基础,采用大型商业正版软件VA one2012进行仿真计算.文中考虑到气动噪声、轮轨噪声、材料特性(隔声量问题),分析了静止和匀速运行两种工况,得到了整车的声压分布和测点的声压级,为动车组车内噪声控制提供依据.     

城际动车组噪声控制技术研究

针对国内城际动车组还未制定噪声标准的现状,城际动车组采用正向设计理念,考虑城际运用的实际需求,确定了城际动车组客室和司机室噪音限值;利用VAONE软件进行内部声场仿真计算,通过理论分析与试验测试相结合的方法,预测出动车组250 km/h运行时车内噪音超标,结合样件测试提出地板加装隔音垫、风挡密封方案、空调风道加装吸音垫等措施,动车组噪声测试结果表明动车组250 km/h运行时车内噪音从71 dB(A)降低到68 dB(A),满足城际动车组车内噪声指标要求;噪声控制方案对降低车内噪音效果显著,可以推广到其它动车组产品中.     

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℃.     

高速动车组振动噪声与车轮非圆化量化关系分析

针对部分高速动车组车辆在服役初期出现的异常振动噪声问题,从车内噪声特性与车轮非圆化间的量化关系为着眼点,通过车轮多边形阶数与振动噪声频率之间的分析,探究了二者间的对应关系,为高速动车组车内噪声的抑制提供了技术支持.     

LED灯具在高速列车照明系统中的应用

随着我国高速铁路事业的发展,旅客对车内照明环境品质的要求越来越高,在我国高速列车照明设计中广泛采用LED灯具作为光源。通过对高速动车组车载灯具与25T型列车传统车载灯具的测试对比,总结出LED灯具在发光效率等方面相对于传统灯具的优势,为高速动车组室内照明设计提供依据。     

高速列车空调系统及车内流场分析

为检验高速列车空调系统设计的合理性,针对高速列车新风入口负压大、空调管路系统复杂、密封性好 的特点,建立了车厢内部与空调系统的整体模型.用有限体积法求解计算流体力学的控制微分方程,对整体流场 进行数值模拟,得到了风速、温度、湿度和CO2 体积浓度在客室内的分布,并用流场指标和热舒适性指标对客室 内的热舒适性进行了评价.结果表明:夏季列车以350km/h的速度行驶时,车厢内温度场分布比较均匀,CO2 体积浓度平均值为0.07%,满足不大于0.15%的舒适性要求;过道处风速高,导致有效温度差最大为-4.5C, 低于舒适指标标准值2.8C;送、回风方式是保证流场参数均匀分布及热舒适性的关键.      

流固耦合技术及在高速动车组结构设计中的应用

为实现流固耦合技术及验证瞬态压力对高速列车焊接结构造成的疲劳损伤,以某高速动车组设备舱为研究对象利用流体软件SC/Tetra的FLDutil模块与分析软件Ansys的输入端口进行载荷的流固耦合分析,最后采用最新的美国ASME(2007)标准中的结构应力法进行了疲劳寿命分析结果表明,通过流体软件SC/Tetra的FLDutil模块映射到Ansys中的气动载荷准确可用,为高速动车组结构在流场中的刚度强度、模态、疲劳等分析计算提供了更合理、更精确的载荷输入.     

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。      

消失模液锻中气隙压力和气流速度的计算分析

通过计算分析了消失模液锻制备颗粒增强金属基复合材料中，附带的增强颗粒泡沫载体与金属液作用后产生的气隙压力和气流速度，然后在消失模液锻TiC／ZG270-500实验中测量气隙压力和气流速度值，并探讨液锻工艺参数对气隙压力和气流速度的影响规律．实验结果表明：气隙压力和气流速度随充型速度、浇注温度、内浇口与排气孔横截面积比呈递增趋势，但均不随成形压力变化．此外，气流速度还随排气孔与型腔横截面积比增大而增大，气流速度随工艺参数变化趋势较平缓．     

两万吨组合列车制动特性

为了减小重载列车纵向冲动,提高列车制动特性的同步性,利用基于空气流动理论的空气制动仿真系统,计算了列车制动系统的制动管路和各缸室的瞬态气体状态,获得制动系统动态特性,预测了两万吨组合列车的紧急制动与常用制动特性,分析了制动波的传递特性。计算结果表明:两组合列车可以缩小最大制动时间差50%,如果在两组合列车尾部配置机车,最大制动时间差可以缩小75%,四组合列车最大制动时间差可以缩小75%;紧急制动波速等速前后传递,常用制动时向前传递的制动波波速要比向后传递的制动波波速小。可见,组合列车是一种改善列车制动同步性的理想方式。     

高速列车转向架区域气动噪声源的特征识别

为了创建高速列车气动噪声源识别方法，以气动声学基本波动方程为基础，将高速列车气动声源等效为无数微球形声源组成，利用声辐射和流场物理量之间的关系，并结合高速列车气动数值仿真技术，建立了高速列车偶极子声源和四极子声源的识别方法，从全新的角度对某高速列车头车气动噪声源进行识别；基于涡声方程声源项特征，进一步揭示了偶极子声源和流场流动的关系.研究结果明确了高速列车主要偶极子和四极子声源的强弱和分布特征，表明了气流的直接撞击和分离现象是产生声源的主要原因，头车及转向架区域气动噪声源以偶极子声源为主；偶极子声源强度较大位置出现在边沿较为尖锐的地方，在绝大多数情况下流体经过时涡量急剧增加，成为其形成强声源的主要原因.     

城市轨道交通列车控制仿真模型研究

列车运行控制系统的应用,有效地提高了城市轨道交通的运行效率.由于缺乏相关的技术参数,应用传统牵引计算理论方法的列车运行控制仿真系统,若未充分考虑系统控车的特性,在工程应用中控制的精度将无法保证.本文着重考虑信号系统工程设计的限制条件,将列车的加减速性能和速度控制策略作为主要研究对象,构建基于能量守恒原理和信号控制条件的列车速度控制仿真模型.在此基础上设计仿真模型,实现所需要的系统功能结构和仿真流程,并开发形成软件系统.在实际运行线路案例研究中,与采用通用列车运行仿真系统获得的结果比较,验证本文所建仿真模型的精度和工程适用性.     

动车组明线运行空气动力学数值仿真

通过采用不可压缩粘性流体的N-S方程和K-ε双方程湍流模型,建立了带有车轮的200 km/h动车组模型,对其明线运行的外流场进行了空气动力学仿真.并对列车壁面附面层网格进行了细分,得出压力、速度的分布规律,针对网格划分对计算结果的影响进行了探讨.得出如下结论：列车的阻力系数为0.436,升力系数为0.014;此型200 km/h动车组车尾的安全避让距离为6 m;当加密附面层网格使y＋从2200减小到55时,阻力系数提高15%.     

高速列车随车移动点的脉动风速模拟

以修正Karman风速谱为目标谱, 基于最小信息准则确定线性滤波法自回归模型的阶数, 采用线性滤波法和谐波叠加法模拟了高速列车随车移动点的脉动风速时间历程, 并验证了模拟结果的可靠性, 对比了2种方法模拟脉动风速均值、方差、幅频、相频等特征变量以及风速分布规律的差异, 并分析了2种方法的计算效率。分析结果表明: 采用2种方法得到的脉动风速功率谱密度均围绕目标谱波动; 脉动风速均值约为0, 由于随机数的使用, 使得脉动风速峰值在个别时间点存在差异, 且在低频区域得到的仿真谱差异可能超过50%;不同风向角下计算所得脉动风速均值的差异小于2%, 且脉动风速的分布规律几乎一致; 当列车运行速度为80m·s-1, 且距地面高度10m处平均风速为25m·s-1时, 2种方法得到的脉动风速峰值均值间的差异小于1%, 表明2种方法均适用于模拟高速列车随车移动点的脉动风速; 2种方法所得脉动风速幅值均随脉动风速频率的增大而减小, 相位在-π~π内波动, 脉动风速分布在-3~3m·s-1内的差异仅为0.48%;采用2种方法所得脉动风速点数满足高斯分布, 且高斯分布拟合系数最大差异为3.15%;采用线性滤波法模拟所得脉动风速波动比谐波叠加法大7.89%, 其稳定性劣于谐波叠加法; 采用线性滤波法的计算时间约为谐波叠加法的1/9, 其计算效率远高于谐波叠加法。      

Simulation of temperature distribution in hot filament chemical vapor deposition diamond films growth on SiC seals

In this study, the temperature and gas velocity distributions in hot filament chemical vapor deposition(HFCVD) diamond film growth on the end surfaces of seals are simulated by the finite volume method. The influence of filament diameter, filament separation and rotational speed of the substrates is considered. Firstly,the simulation model is established by simplifying operating conditions to simulate the temperature and gas velocity distributions. Thereafter, the deposition parameters are optimized as 0.6 mm filament diameter, 18 mm filament separation and 5 r/min rotational speed to get the uniform temperature distribution. Under the influence of the rotational speed, the difference between temperature gradients along the directions perpendicular to the filament and parallel to the filament becomes narrow, it is consistent with the actual condition, and the maximum temperature difference on the substrates decreases to 7.4?C. Furthermore, the effect of the rotational speed on the gas velocity distribution is studied. Finally, diamond films are deposited on the end surfaces of Si C seals with the optimized deposition parameters. The characterizations by scanning electron microscopy(SEM) and Raman spectroscopy exhibit a layer of homogeneous diamond films with fine-faceted crystals and uniform thickness. The results validate the simulation model.     

地铁车贯通道内空气流场与温度场的数值模拟

建立地铁车车厢及贯通道的三维物理模型,内部乘客站立密集．使用κ一ε标准湍流模型对地铁车车厢及贯通道处空气流场和温度场进行数值模拟,考虑了人体散热以及车体各组件对外部温度的传热作用,计算结果表明：贯通道内流场平均温度为22．5℃,气流组织速度范围约为0．1～0．3m／s．参照欧洲EN14750-1标准,贯通道内部空气流动速度及温度的热舒适性指标满足设计使用要求．