高速列车在桥梁上行驶时空气动力特性的数值模拟研究

利用国际上通用的流体力学计算软件FLUENT作为研究工具,对高速列车在地面和桥梁两种行驶状态下的外部流场进行了数值模拟,分析桥梁的存在及其特征尺寸对列车气动力的重要影响。通过比较列车在不同高度、不同宽度及不同横截面形状桥梁上行驶时的气动力情况,得出针对本文选定的桥梁设计方案,桥梁的存在增大了列车倾覆危险性的结论;同时发现存在一个最危险桥梁宽度,此时列车尾部抬升和倾覆的危险最大,而当桥梁宽度增大到一定数值后,桥梁的存在将不影响列车受力;另外肯定了桥梁横截面形状接近流线型对改善列车受力有积极作用。     

地下磁悬浮交通设计研究的若干问题

通过分析城市化带来的土地安全问题、环境安全问题、能源安全问题和交通事故引发的公共安全问题,详细论述了发展地下磁悬浮交通的动因。提出未来的城市交通和城际交通方式宜考虑发展地下磁悬浮交通,其中未来的城市客、货运交通宜发展地下中低速磁悬浮交通,而未来的城际交通宜发展成为绿色、低碳的地下高速磁悬浮交通。详细介绍了地下磁悬浮交通和地下物流系统的构造组成,重点介绍了地下磁悬浮系统具有节约土地、环境友好及高速大运量等优越性以及与该系统当前有关的试验研究成果,主要包括隧道的真空压力范围确定、截面设计、空气动力学试验模型、机械电力设备研究、生命支持系统研究以及建设成本估计等。     

高速列车的空气动力学问题

介绍了与高速列车有关的空气阻力、空气压力脉冲以及侧向风力所产生的倾覆力矩等3个空气动力学方面的问题。分析和讨论了列车交会时所产生的空气压力脉冲、影响压力脉冲强度的因素以及空气压力脉冲的测量方法,并介绍了计算静态和动态抗倾覆稳定性的检验公式和方法。     

The handling surface: a new perspective in vehicle dynamics

The problem of describing the understeer–oversteer behaviour of a general vehicle, such as one with locked differential or tandem rear axle, is addressed taking a new perspective. The well-known handling diagram and the associated classical understeer gradient may be inadequate, mainly because they are no longer unique. The new concept of handling surface and a new definition of understeer gradient, which is indeed the gradient of the handling surface and hence a vector, are presented. It is also shown how the new concepts relate to and generalize the classical ones. Finally, a procedure for the experimental measure of the new understeer gradient is outlined.     

列车绕流的瞬态与稳态数值模拟对比

采用大涡模拟（Large Eddy Simulation,LES）和基于雷诺平均（Reynolds Average Navier-Stocks,RANS）的SST（Shear Stress Transport）k-ω湍流模型,分别对高速列车单车明线运行进行瞬态和稳态的仿真计算,通过与实车测试数据比较对数值模拟进行了验证.对比分析LES和RANS的计算结果发现：对于车头表面测压点,LES和RANS都能给出高精度的计算结果,且LES的瞬态计算结果表明,表面压力最大值在一个很宽的范围内波动;对于列车绕流结构,LES较RANS表现出更强的小尺度涡的捕捉能力,尤其表现在复杂的尾流区;通过气动力系数的傅里叶变换分析了波动的频域特性.LES在较复杂列车模型外流场模拟中的高计算精度,及其广泛的结果信息可以为列车的系统耦合设计提供可靠的数据参考.     

隧道长度对高速铁路地下车站空气动力学效应的影响研究

将高速铁路车站引入城市地下,必然面临车站内的空气动力学问题。探讨了隧道长度对车站内瞬变压力等气动效应的影响规律,在分析了站内压力不利叠加时机的基础上,推导了与隧道长度有关的地下车站内瞬变压力不利叠加的判别式,并对不同隧道长度下列车通过地下车站进行了数值模拟,验证了理论分析结果,探讨了影响站内气动环境的不利隧道长度。     

横风工况下高速动车组空调表面气动性能数值分析

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,建立了高速动车组模型,对其在不同横风工况下运行的外流场进行了空气动力学仿真.分析动车组空调表面的压力分布规律,结果表明：列车空调机组所受阻力值由头车至尾车逐渐减小,横风等级增加,阻力值变化不大;空调机组进出口表面负压值及冷凝器进出口压差随横风等级的增加而增大,4、8、12级横风时,空调进出口表面负压总值较无横风时分别提高约30%、174%、561%;随横风等级增加,头车空调所受横向力并无显著变化,而中,尾车空调所受横向力急剧增加,且方向与头车所受横向力相反.4、8、12级横风时,三车空调及导流罩所受横向力总值分别为78、532、2 499 N.     

侧风状态下轿车气动特性数值模拟方法的研究

采用3种不同方法,利用计算流体力学软件FLUENT对侧风状态下轿车的气动特性进行了数值模拟,得到了不同侧风状态下轿车气动阻力系数和侧力系数随横摆角而变化的曲线。讨论了不同方法的优缺点并将模拟结果与风洞实验进行对比,结果表明采用合适的数值模拟方法可省时省力地获得接近于实验的结果。     

发动机性能试验处理及方法

计算机仿真技术可以为发动机各种系统提供仿真环境,替代许多试验,可节约试验费用,加快开发速度。文章利用Matlab强大的数据处理和绘图功能,在平均值模型和发动机数学模型的基础上,对发动机的性能试验数据进行处理。结果表明,采用最小二乘分段拟合和3次样条插值的方法对发动机试验数据进行曲线拟舍,能较好地反映发动机实际工况,并可以用该方法绘制发动机转速调节特性曲线、外特性扭矩曲线及万有特性图。为研究发动机性能及绘制发动机特性曲线提供了简单可行的方法。