地铁隧道活塞风的简化计算

地铁列车在隧道内运行时,会产生活塞风,这种空气流动主要沿隧道轴线方向,可视为一维不可压缩流动.通过对地铁单线无竖井隧道的空气动力学特性进行一维理论分析,初步得到了活塞风量和风压的简化计算方法.研究表明,隧道内活塞风速与列车速度成正比,活塞风压与列车速度的平方成正比,可将列车等效为风机,采用“等效风机”特性曲线方程和隧道阻力特性方程共同来确定活塞风量,并且可以将该方法应用到有竖井的单线隧道中.该简化计算方法的提出,为隧道内活塞效应的研究建立了理论基础.     

铁路隧道列车活塞风的理论研究与计算方法的探讨

随着我国铁路建设的快速发展,隧道列车活塞风的确定具有重要意义.本文从运动列车与隧道气流的功能转换出发,以列车作用段作为活塞风压源,利用流体力学的基本原理、基本方程和湍流半经验理论,分析、探讨了活塞风压力产生的机理,构成类别和列车、隧道长度及表面粗糙特性、阻塞比、行车速度等作用条件对活塞风的影响,提出活塞风压力和活塞风速度的计算方法.以实车的隧道空气动力学试验资料为参照进行对比计算,计算活塞风速度与实测结果较好符合.通过不同隧道长度、不同阻塞比和不同行车速度的系列组合计算,进行无量纲工况的综合分析,得出活塞风变化的一般特性.活塞风的计算方法和特性为活塞风的充分利用提供了重要依据.     

双竖井铁路隧道活塞风非定常流动理论计算研究

针对既有竖井影响下活塞风理论计算研究的不足，基于连续性方程和伯努利方程建立双竖井铁路隧道活塞风非定常流动理论计算模型；将列车在双竖井铁路隧道中行驶的全过程分为4个阶段，分别推导各阶段隧道内活塞风非定常流动的理论计算式；通过模型试验和数值模拟2种方法，验证理论计算式的可靠性并进行修正。结果表明：随着列车与竖井相对位置的变化，隧道内与竖井内的风流关系呈动态变化，若按固定值计算会引起较大误差，而采用数值模拟方法可实现风流动态关系式的反推，达到修正理论计算式的目的；修正后的理论计算式精度较高，总体误差低于10%，适用列车速度范围为0～360 km·h-1；该理论计算式不仅可计算结构类似的铁路或地铁隧道活塞风速，还可推广应用于单竖井或多竖井（3个及以上）隧道。     

城市轨道交通隧道活塞风对折射率结构常数的影响

大气湍流对无线电波的传播有着重要影响。结合城市轨道交通隧道活塞风的运动特性以及折射率结构常数的计算方法,运用流体力学原理基本方程,推导出一种在隧道环境下的折射率结构常数模型。该模型主要输入参数为气温、湿度和活塞风速参量。通过对该模型的分析可知:活塞风对折射率结构常数的影响主要有阻塞比、列车速度、列车长度、隧道长度。其中阻塞比对其影响较大,其次为列车速度和列车长度,隧道长度对其影响较小。该模型为研究城市轨道交通环境下的电波的传播提供了理论参考。     

柴油机钢活塞的摩擦特性

据预测,卡车柴油机功率的提高会进一步增加铸铁活塞和钢活塞的需求量,因而对活塞的润滑状态进行了研究。采用浮动衬套法对铸铁活塞和钢活塞的摩擦特性进行了测量分析,为了便于比较,也给出了传统铝活塞的摩擦特性。为了分析活塞的摩擦特性及研究中的新发现,对活塞的二阶运动也进行了测量分析。研究结果表明,铸铁活塞在压缩上止点为边界润滑状态,其原因可能是活塞与气缸套间隙过大导致活塞倾斜角度过大,钢活塞由于裙部机油润滑充分,在上止点及下止点处于流体润滑状态。     

240/275系列柴油机钢顶铝裙组合活塞裂损分析及解决对策

240/275系列柴油机钢顶铝裙活塞在铁路机车提速、重载后出现了活塞裙裂损事故,严重损害了活塞的寿命和可靠性。针对这一问题,开展了一系列研究和试验工作:以可靠性理论为指导,进行了活塞失效模式分析;创建了基于接触的组合活塞、活塞销、连杆的传力模型并进行了多方案有限元数值仿真;找到了原型活塞失效原因,研制并批量生产了新结构钢顶铝裙活塞。新结构活塞运用情况良好,相当数量的活塞经受住了机车走行60万km以上的考核。     

低噪声活塞——降低活塞销的拍击噪声

相比全浮式活塞销结构,半浮式活塞销具有成本上的优势,但存在活塞销拍击噪声的问题。针对这一问题,分析活塞销发生噪声的机制,同时,开发了一种优化的半浮式活塞销结构。通过测量活塞与活塞销的动态,并与全新的发动机润滑油动态可视化技术（光纤光缆连接法）相结合,分析了活塞销的噪声发生机制。采用光纤光缆连接法,不仅可实现发动机润滑油的可视化研究,还能在实际的发动机运行条件下,利用粒子跟踪测速技术,测量润滑油的流量矢量。上述研究结果与众多的活塞参数研究相结合,有助于通过计算机辅助工程优化活塞形状。本次研究的结果是,经优化的半浮式活塞销结构具有与全浮式活塞销结构相同甚至更低的噪声水平。     

内燃机活塞锻造成型技术

锻造活塞是未来活塞的发展方向.本文介绍了铝合金活塞等温锻造技术和钢质活塞精密模锻技术,并且设计了一种简单实用的模具结构,既利于活塞锻造成型,又方便工件脱模.文中也对活塞锻造过程中润滑剂的选取进行了说明.     

2Д100柴油机活塞的镀锡

根据现行技术条件的规定,当活塞裙部的镀锡层磨耗超过150厘米~2时活塞即报废。在更换缸套或活塞时,当活塞裙部的镀锡层磨耗超过30厘米~2时活塞就予以报废。     

中速柴油机活塞疲劳强度仿真分析及试验验证

在某中速柴油机活塞的研发过程中,为保证活塞的疲劳强度符合设计要求,采用阶段验证法验证校核活塞的疲劳强度,最大限度地降低活塞开发和运行风险。     

活塞风对地铁车站站台滑动门风压的影响

基于有限体积法建立了地铁车站三维静态数值计算模型,对列车阻塞隧道时站台滑动门所受的活塞风压进行了计算研究;分别对单、双两种活塞通风条件下,不同活塞风速、阻塞比、滑动门位置对滑动门所受风压的变化规律进行了分析。结果表明,双活塞通风能够有效减弱活塞风对滑动门的风压;单活塞通风条件下,滑动门在最不利位置时,需克服的最大风压约为230 Pa。     

机车活塞环抗拉缸性能试验研究

本文通过对进口和国产同类型活塞环抗拉缸性能试验的对比分析,研究了活塞环/缸套匹配副的拉缸机制,为活塞环的涂层开发提供参考.     

L型船用柴油机活塞失效分析研究

通过对L型船用柴油机失效活塞材料内部质量的理化检验分析,阐述了船用柴油机失效活塞材料的组织特点和内部缺陷等级,结合失效活塞特定的外观破坏形貌以及热处理工艺特点,指出了造成这次活塞失效的主要原因是活塞内部存在组织缺陷和内应力共同造成的.同时,为防止今后出现类似的失效问题,提出了指导性的建议.     

重庆轨道交通6号线一期工程深埋隧道活塞通风设计分析

以重庆轨道交通6号线一期工程深埋的一段地下区间和车站为研究对象,其线路和车站埋深均在50 m以上。而目前国内地铁线路埋深多为30 m以下,多个车站连续埋深大于50 m的长区段较少见,由于其活塞风道长,阻力大,对于活塞通风效果能否满足规范要求,国内缺少类似工程可供借鉴的资料。由于工程中地面风亭设置难度大,深埋风井投资大以及长风井活塞效应减弱等因素,仅增加活塞风井并不是解决问题的最好方案,因此,设计应该在满足活塞通风效果的前提下,尽量优化通风配置,减少土建投资和规划协调的难度。对此段隧道的通风配置进行分析研究,通过模拟计算,分析活塞通风的效果,验证通风配置的合理性。     

机车柴油机活塞环与环槽耐磨性试验研究

简要分析了大功率中速机车柴油机活塞环槽磨损原因,针对目前正在生产应用和开发的活塞环槽强化处理技术,在给定模拟系统条件下,采用MPX-2000盘销式摩擦磨损试验机,进行了现用合金铸铁活塞环与5种表面强化处理活塞环槽的耐磨性模拟试验.试验优选出了适配现用活塞环的中速柴油机活塞环槽强化处理技术.     

重载货运机车柴油机活塞的研究

活塞是柴油机的主要部件之一,其可靠性和寿命直接关系到机车柴油机的性能和运行安全。基于HXN5型货运机车柴油活塞的研制,从活塞结构、活塞材料以及活塞特殊工艺方面展开研究,对结构设计、活塞裙铝合金材料变质及其固溶时效工艺、环槽高频淬火强化工艺、球铁销座球化率提升工艺、异型销孔加工检测、活塞变椭圆形线技术、活塞表面锰磷化及其减磨涂层工艺等方面进行了研究,以实现重栽货运机车活塞的承栽能力和可靠性的目标。     

机车柴油机气缸内摩擦副的匹配研究

针对国产主型机车柴油机缸内摩擦副配合使用寿命短、特别是活塞第一环槽副磨耗快,这一制约机车延长中修周期的主要因素,以缸内摩擦副整体匹配的概念,在合理改进活塞环及环槽结构的基础上,采用活塞顶整体氮化,并以软氮化缸套匹配3mm球铁镀铬桶形环的摩擦副配合形式,进行了装车运用试验。结果表明,新匹配的摩擦副装车运用30万km后,其使用寿命预计可达60万km以上,满足内燃机车一个中修、一个大修的修程要求。     

带过渡丝网的钢顶耐热铝活塞研究

对活塞钢顶重新进行了设计,在钢顶与铝基体之间加入过渡丝网,利用真空扩散焊使钢顶与过渡丝网连接在一起,并通过液压变形的方式使其成形为活塞燃烧室及顶面所要求的形状,该钢顶铝活塞采用挤压铸造工艺来制备.对钢顶与铝基体的结合强度进行了理论分析和计算,对结合部位组织进行了观察,结果表明,利用该方法制得的活塞其钢顶与铝基体之间可以实现很好的机械结合和冶金结合.     

基于两车模型的地铁隧道活塞风对屏蔽门影响研究

为研究隧道活塞风对地铁屏蔽门的影响,通过分析活塞风形成机理,构建两车、两车站、三区间隧道的地铁隧道模型,利用滑移网格技术仿真模拟列车在隧道运行时引起的活塞风速度与压力,并提取所研究车站屏蔽门区域所受活塞风的压力值。通过对屏蔽门进行静力学分析,利用屏蔽门所受最大阻力来衡量屏蔽门开关能力。将仿真结果与南宁地铁1号线的实际故障进行对比分析,研究不同工况下活塞风对屏蔽门的影响。研究结果表明:所建仿真模型有效、合理,屏蔽门所受最大风压受列车运行速度、屏蔽门位置及风井布置模式的综合影响。研究成果可为屏蔽门故障诊断和智能运维提供理论参考。     

无竖井单线隧道活塞风影响因素分析

采用非恒定流活塞风计算理论,按列车行驶在单线无竖井隧道中的不同位置,分四种情况(列车部分进入隧道,列车全部进入隧道,列车部分驶出隧道,列车全部驶出隧道后活塞风的衰减过程)建立了简化的活塞风分析数学模型.在此基础上,通过MATLAB软件进行数值求解,得到列车经过某区间隧道时的活塞风速度变化情况.分析了列车运行速度、列车长度、列车对隧道的阻塞比以及区间隧道长度对活塞风的影响.本方法可以作为列车以不同速度行驶在各种单线、无竖井隧道内活塞风速度的试用计算工具.