磁浮列车非接触式供电技术

针对高速磁浮列车在狭窄空间内高经济性、高可靠性车载供电需求，在耦合磁路、电气性能仿真、设计优化基础上，提出一种发射端多匝线圈且无磁芯、拾取端类似双U型耦合磁路结构的非接触供电系统（inductive power supply，IPS），该系统采用了理论设计、仿真分析以及试验验证相结合的研究方法. 首先，根据高速磁浮列车供电需求，通过理论计算确定各设备主要参数，完成IPS系统设计方案；然后，进行耦合磁路设计及仿真分析:利用Maxwell软件对多种耦合磁路进行3D仿真分析，确定耦合磁路最优设计方案，开展三维电磁仿真得到拾取装置与地面发射线圈间互感；紧接着，进行电气性能仿真分析:利用Matlab软件建立IPS系统电气仿真模型，仿真IPS系统传输功率及效率，根据供电需求确定补偿装置、地面逆变电源及DC/DC参数；最后，研制完成供电功率150 kW磁场耦合非接触供电系统，并部署于磁浮样车试验线，完成了现场EMC （electromagnetic magnetic compatibility）性能、电气性能测试验证. 验证结果表明:传输功率超过150 kW，效率92%，达到项目预期目标.      

基于数值波浪水池的柔性浸没短板流固耦合研究

浸没于水中的柔性板壳可作为水下防波堤、波浪能装置等海洋工程结构的简化模型。论文基于Stokes五阶波浪和人工阻尼消波理论对软件ANSYS Fluent进行二次开发，在构建的数值波浪水池中，对柔性浸没短板的有限元结构模型进行双向流固耦合计算。改变板壳结构刚度、沉没深度等参数，分析短板的水弹性振动和波浪的透射系数。仿真结果表明，短板在特定的板壳结构刚度和沉没深度下会发生共振，并能有效反射波浪。搭建的双向流固耦合计算平台能对复杂的流固耦合现象准确地仿真，为研究柔性浸没短板与波浪相互作用提供可靠的工具。     

基于湿度-结构耦合作用的船闸闸墙干缩开裂研究

根据船闸闸墙在施工期极易产生多种非荷载裂缝这一现象。以京杭运河某船闸实际资料为基础,采用类比温度场的数值模拟的方法求解湿度场,进一步进行湿-结构耦合分析,通过研究干燥收缩拉应力的变化过程以探讨控制干燥收缩裂缝发展的方法。数值模拟结果表明:(1)闸墙拆模后前10 d的干燥收缩拉应力发展迅速,50 d左右后干燥收缩拉应力的极值已趋于稳定;(2)闸墙底部和2/3高度处属于"应力危险区",易产生干缩裂缝;(3)通过控制结构尺寸的变化,发现减小闸室底板厚度和结构段长度可减小干缩拉应力的极值,且后者效果更显著。     

高速列车耦合大系统动力学创新研究体系

高速列车与线路、接触网、气流之间构成相互联系、相互依存、相互制约的关系。在高速运行条件下,列车和线路轨道、接触网、空气等流固耦合系统之间的相互作用加剧,形成了复杂的耦合动力学关系。建设以高速列车为核心,考虑耦合作用,真实反映其相互作用和相互影响,实现高速列车及其耦合系统的服役行为仿真和试验,构建高速列车耦合大系统创新体系是高速列车创新发展的重要保证。     

地震动分量对车-轨-桥系统动力响应影响研究

为研究横向、竖向、纵向及三向地震动分量对车-轨-桥系统动力性能的影响,以高速铁路10跨32m双线简支箱梁桥为背景进行分析。采用仿真分析程序TTBSAS,选取一致激励模式输入10条典型地震波,分析在无震,横向、竖向、纵向及三向地震动分量作用下车-轨-桥系统的钢轨横(竖)向位移、加速度等桥梁结构动力响应,以及脱轨系数、轮重减载率、轮对横向力等列车动力响应。结果表明:在不同地震动分量作用下,高速铁路简支梁桥的横向和竖向动力响应具有弱耦合性;横向地震动分量会同时增大钢轨的横向和竖向动力响应;横向地震动分量对桥上列车行车安全的威胁最大,在进行地震作用下的车-轨-桥系统行车安全性研究时,可考虑仅输入横向地震动分量进行计算。     

异形孔水包爆破数值模拟及现场试验北大核心CSCD

为了提高隧道光面爆破效果,提出异形孔水包爆破技术。以径向不耦合装药和间隔装药的岩石损伤、径向和轴向的爆破效率、径向孔壁压力和现场周边孔炮痕率、岩石破碎情况、隧道超欠挖情况为依据,分析其爆破效果。结果表明:(1)径向不耦合系数的改变对轴、径向爆破效果有影响,间隔装药系数的改变仅对轴向和孔间爆破效果有影响;(2)当K_(d)=1.25时,岩石破坏区集中发生在炸药孔间内,岩石轴向破坏区较小,当K_(d)=1.75时,过量水包出现耗能现象,岩石破坏区较小;(3)异形孔水包爆破技术能产生光滑的隧道开挖轮廓线,渣石更破碎,K_(r)=1.5和K_(d)=1.5为其最优装药系数。     

基于复特征值法的闸瓦参数对制动尖叫噪声影响的分析

利用ABAQUS建立了踏面基础制动装置的有限元模型,运用有限元法预测制动尖叫噪声的发生趋势。通过改变摩擦系数、闸瓦摩擦体和瓦背的杨氏模量来分析其对制动尖叫噪声发生趋势的影响。研究表明:摩擦系数对制动尖叫噪声有重要影响,可通过降低摩擦体与踏面间的摩擦系数来减少制动尖叫噪声;为抑制制动尖叫噪声产生,在不影响制动性能的前提下,闸瓦摩擦体可选用杨氏模量较大的材料,闸瓦瓦背可选用杨氏模量较小的材料。     

不同碰撞角度下水-船-墩流固耦合数值模拟研究

为研究不同碰撞角度下流体对船桥碰撞过程的影响，本文建立了水-船-墩精细化流固耦合模型，流体域采用ALE描述，船-桥结构采用Lagrange描述，通过罚函数算法实现结构-流体间的耦合。通过数值造波结果与解析解对比，验证了数值水池和耦合接触算法的可靠性。随后在0°～45°范围内开展了碰撞数值模拟，并与附加质量模型在能量转化、碰撞力、桥墩内力及位移、船舶损伤及航迹方面进行了对比。结果表明：流体对碰撞力影响较小；附加质量模型会略微夸大桥墩位移，但差别较小；两种模型的船舶撞损差别较大，不考虑流体时将夸大船舶撞损程度，最高可达21%；流体对船舶航迹与姿态会产生显著影响，流固耦合模型中船舶会明显滞后于附加质量模型。