对处于半填半挖线路区段的铁路车辆气动力的评定

用风洞试验获得的气动系数评定了受强劲横风影响的铁路车辆的运行安全性。实际铁路沿线有多种类型的断面地形,但找到7种标准类型结构的气动系数。靠近海岸或江河的许多线路,通常一侧为斜坡,另一侧为堤岸(半填半挖区段),将这类区段作为路堤处理。然而,作用于列车上的横向气动力在顺风侧高路堑区段与在正常路堤区段的不同。为此,进行了风洞试验以得到半填半挖区段的气动系数。     

倒梯形桁架桥断面气动参数研究

采用计算流体力学(CFD)和风洞试验相结合的方法,对某倒梯形桁架主梁断面二维等效模型和气动导纳函数进行研究。首先依据外轮廓和实面积比不变的原则,建立斜腹杆位置不同的二维模型,识别其静力三分力系数并与风洞试验结果对比,得到二维等效模型。随后基于二维SST k-ω湍流模型和2D LES模拟,对二维等效模型分别进行气动导纳数值识别,识别结果与风洞试验对比研究。结果表明:无论是基于RANS的SST湍流模型还是2D LES模拟,二维等效模型气动导纳识别结果均与Sears函数较为接近,而SST k-ω模型气动仿真结果与风洞试验吻合良好;采用文章所用模型简化和数值识别方法,可对桁梁的气动参数进行有效识别。     

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。     

天兴洲公铁两用长江大桥气动参数风洞试验

采用几何缩尺比为1∶40的节段模型,进行天兴州公铁两用大桥气动参数的风洞试验,测量其主桁梁和列车的静力三分力系数、桁梁的气动导数。分析上、下游不同方向来流,桥上有无列车,列车不同位置和不同队列数等对桁梁和列车三分力系数的影响。在均匀流条件下,用自由振动法测量气动导数,采用加权整体最小二乘法对桁梁气动导数进行识别。分析表明:天兴州公铁两用大桥主梁断面具备气动稳定的必要条件;上游来流和下游来流的三分力系数差别不大,小攻角时差别更小;列车在下风侧时的桁梁三分力系数较列车在上风侧时大;列车在桥上运行时,会增大桁梁的升力系数和力矩系数,降低桁梁的阻力系数。     

基于DE S的高速列车气动阻力分布特性研究

基于Realizable k-ε方程的DES数值模拟方法,研究某高速列车头、中和尾车不同区域对整车气动阻力系数的贡献值,并结合风洞试验结果,验证本文所采用的计算方法,计算与风洞试验结果两者偏差在2％以内;各车辆的瞬态气动阻力系数时程曲线在均方根值上下波动,其中头车的脉动幅度最小,尾车最大;头车、尾车的头部曲面区域及各个车辆转向架区域的气动阻力占整车气动阻力的77．8％;前端转向架区域气动阻力系数从头车、到中间车、到尾车大幅度减少,后端转向架区域气动阻力系数逐渐增加;从流场结构来看,列车的头部、风挡、车底结构以及车尾处产生了大量的漩涡;沿车长方向,头车车体附近的漩涡情况好于中车和尾车。     

大跨钢桁架梁气动选型及气动参数风洞试验研究

以一大跨悬索桥——坝陵河大桥钢桁梁主梁断面为研究对象,通过节段模型风洞试验和高频动态天平测力试验,得到了钢桁梁主梁优化断面并试验得出三分力系数、颤振导数以及气动导纳,归纳出适合钢桁梁桥梁断面的气动导纳经验公式,改善了传统上计算抖振在气动导纳上的明显缺陷。研究成果已经应用于坝陵河大桥的建设,且可以为以后类似桥梁的抗风设计提供参考。     

风屏障对公铁两用桥上车辆气动特性的影响

以某公铁两用桥为研究背景,通过大比尺节段模型风洞试验,使用天平测试有无风屏障时公路和铁路车辆气动特性,采用风速仪测试了桥面的风剖面分布,研究了车道和车辆类型对公路桥面车辆气动特性的影响。结果表明:设置风屏障有效降低了公路和铁路桥面的局部风速和车辆的气动力系数;公路桥面车辆气动力系数总体上随车道距风屏障距离的增加而减小,相同风屏障对大货车气动特性的降低程度相对于小货车和客车更为明显;设置风屏障后铁路桥面迎风侧和背风侧列车阻力系数的折减率基本接近,但升力系数的折减率差异较大。     

青藏高原多年冻土区半填半挖路基施工技术

介绍了青藏铁路高原冻土低含冰量地段半填半挖路基的处理措施、施工中开挖、回填、压实、保温、隔水、回填排水等工艺,并结合施工总结了几点体会.     

半刚性连接钢框架内力及侧移的近似计算

考虑梁柱连接的半刚性及P-Δ效应,对结构力学中的弯矩二次分配法和D值法进行修正。采用三参数力学模型模拟半刚性钢框架梁柱节点梁的弯矩-转角性能,用螺旋弹簧模拟节点连接的半刚性,推导了杆端弯矩,转动刚度,传递系数的计算公式。对梁柱刚度进行修正,提出半刚性连接钢框架内力及侧移的近似计算方法。算例表明,梁柱连接的半刚性使结构的内力发生重分布,P-Δ效应使层间侧移增大,设计时必须考虑连接的半刚性及P-Δ效应的影响。本文方法简捷明了,满足精度要求,便于工程实际应用。     

城际动车组气动设计方法的研究

针对城际动车组运行速度及运营环境,从舒适性和经济性2个方面提出城际动车组气动设计面临的主要挑战。根据高速列车气动设计经验,从头型外形气动优化设计和车体表面平顺化2个方面开展气动设计,形成4个速度等级的城际动车组头型,并基于数值模拟、风洞试验及线路试验进行设计验证。研究表明,仿真结果与试验结果误差较小,满足工程计算精度要求。风洞试验表明3辆编组的城际动车组气动阻力较原始设计方案减小了约13.2%,远场气动噪声满足设计要求。线路试验表明,城际动车组的气动阻力达到CRH2水平,隧道通过及交会压力波幅值均小于±4 k Pa,各项气动设计指标均达到预期要求。     

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.     

间距对公铁双幅主梁气动特性影响的试验研究

为研究间距对非对称公铁双幅主梁气动特性的影响,以某大跨度公铁双幅斜拉桥主梁断面为背景进行节段模型风洞试验,在间距L/Br=0.2～2.0范围内,测试了2种不同来流方向下双幅主梁的气动特性,分析非对称双幅主梁气动力系数、表面风压分布并推断主梁周围绕流特征,明确间距对非对称公铁双幅主梁气动干扰规律的影响规律。结果表明：无论风向角α=0°或α=180°,上游主梁气动力系数、表面风压分布和绕流方式受间距影响程度相对较小,与单幅主梁气动特性和绕流方式相似;但下游主梁气动特性受间距影响较大,且完全不同于单幅主梁,间隙处的绕流形式随间距的增大而发生变化,下游主梁气动力系数、平均风压系数曲线和脉动风压曲线也表现出完全不同的规律;且间距越大,下游主梁气动特性和绕流方式越接近于单幅主梁。公路主梁的流线性相比于铁路主梁更强,这种气动外形差异导致2种来流方向下非对称双幅主梁气动特性和绕流形式不同,间距在L/Br=0.2～2.0范围内,气动干扰对其影响规律也完全不同。如α=0°时,双主梁上表面始终为“单一钝体流态”;但α=180°时,双主梁上表面属于“剪切层附着流态”,间距不同,上游公路主梁尾流附着于下游铁路主...     

并列双钝体箱梁三分力系数的气动干扰效应

通过节段模型风洞试验,详细研究了并列双钝体箱梁在D/B=0.025~6(D为双箱梁的净间距,B为单箱梁宽)之间15个不同间距下的三分力系数,并与单幅钝体箱梁的三分力系数进行了对比,得到了三分力系数干扰因子随间距的变化曲线。研究结果表明:并列双钝体箱梁之间的气动干扰效应主要表现为对下游箱梁的影响,与单箱梁相比,下游箱梁的阻力系数、升力系数和扭矩系数均有不同程度的减小。     

受电弓的风洞试验

受电弓安装在车顶,是列车主要的气动噪声源之一,提高受电弓抬升力的稳定性和降低其气动噪声是高速铁路空气力学的一个重要课题。概述了受电弓风洞试验的发展历史,同时,介绍受电弓大型低噪声风洞的升力特性及气动噪声评价方法的最新研发状况。     

风挡结构对CRH380B型动车组气动特性的影响研究

车端连接处的风挡是影响高速列车气动特性的关键部件。基于雷诺时均法的k-ε方程,建立3节编组的CRH380B型高速列车的稳态流场计算模型,通过风洞试验验证计算模型的准确性,并研究不同形式的风挡结构对高速列车气动特性的影响。研究表明,与其他形式的风挡相比,采用闭合式半风挡的列车在梳理流场迹线和气流方向等方面效果显著,建议在中间车厢连接处采用闭合式半风挡;全封闭外风挡能够有效地控制流场速度分布和减小端面正负压力,建议在车头与后端车厢连接处以及车尾与前端车厢连接处采用全封闭外风挡。     

地铁受电弓等效模型的半虚拟参数识别

为探究受电弓与刚性接触网系统磨耗过大、结构使用寿命短等可靠性问题,在半虚拟条件下建立适合地铁直流受电弓的动力学模型。在初步受电弓模态分析基础上,优化参数识别方法得到归算质量模型动态参数及其内部摩擦力,由数值计算结果获得各部分气动抬升力系数,建立较为完善的受电弓模型,并结合试验结果进行比较。结果表明,半虚拟的建模方法可以快速准确地建立具有限位、气动力等参数的受电弓模型,所得模型可反映受电弓在13 Hz以下的动态响应情况;模型具有弓头质量归算系数小于1,弓头刚度大且上框架刚度小的特点;在刚性接触网条件下,弓网系统主导频率接近受电弓1阶固有频率,可能会造成弓网刮蹭和共振,影响弓网系统的可靠性。     

湿陷性黄土区半填半挖路基水害整治及设计建议

在湿陷性黄土地区修建半填半挖路基,基底处理、路基结构早有成熟技术和经验。但在半干旱的少雨地区,偶遇持久暴雨时,在个别区段路堤侧边坡发生了垮塌等病害,分析水害形成原因,提出整治措施方案、施工注意要点以及设计建议,避免小细节酿成大灾祸,对于类似地区路基设计、施工,确保铁路运营安全,具有重要意义。     

一种新型高速受电弓的气动性能研究及验证

以国内受电弓制造商研制的新型高速受电弓为研究对象,通过风洞试验对新型高速受电弓的空气动力学性能从气动抬升力和气动总阻力两个方面进行研究,同时结合两种试验数据对该新型高速受电弓的气动抬升力性能进行分析,通过数据拟合得出气动抬升力与风速的关系式,最后通过线路运行试验进行了验证。     

利用列车比例模型风洞试验研究基础设施对列车气动力的影响

为了明确铁路轨道沿线横风所造成的危险,就必须探讨基础设施对列车气动载荷的影响.本文介绍了在标准的TSI基础设施(有碴轨道和无碴轨道以及6 m高路堤)和标准的意大利高架桥路面上,通过风洞试验所测试的ETR 500列车的气动力系数.每一种基础设施的特性都分为有列车和无列车2种状况进行研究.通过对比不同情况下的试验结果,指出...     

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。