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。     

受电弓导流板涵道式翼型气动补偿作用的数值模拟

利用Fluent软件对受电弓导流板涵道式翼形气动特性进行了二维数值研究,观察了不同涵道位置情况下导流板翼形周围流场的压力分布和速度分布,求出了各情况下导流板受到的升力及阻力,最后对受电弓稳定受流的气动补偿控制做出可行性预测。     

钢弹簧浮置板浸水时的减振效果实测分析

对某地铁状态正常的钢弹簧浮置板段、一侧隔振器浸水段、两侧隔振器浸水段和普通整体道床段的过车响应进行现场实测。结果分析表明,钢弹簧浮置板作为特殊减振轨道结构,具有良好的减振效果。状态正常的浮置板相对于普通整体道床减振效果可达16.8 d B(隧道壁Z计权振级插入损失),随着浸水量的增加,减振效果逐渐减弱,分别为9.8d B(一侧浸水)、0.6 d B(两侧浸水)。浸水对16~200 Hz频段的减振效果影响明显,对16 Hz以内频段的减振效果基本没有影响。     

地铁列车通过隧道时的气动性能研究

列车通过隧道时引起的空气动力效应会对列车运行的安全性、乘客乘坐的舒适性等产生不良影响。基于列车空气动力学理论,采用计算流体力学软件FLUENT对某型号地铁车辆通过最不利长度隧道时的空气动力学性能进行数值模拟,得到并分析了地铁列车和隧道壁面监测点的压力时程曲线和分布特征。研究表明:车体表面压力峰峰值、3 s内车内压力波动最大值及隧道内附属物压力峰峰值,与列车速度的平方近似成线性关系;隧道断面净空面积越小,车体承受的压力越大;地铁列车通过隧道时需限速,以达到人体舒适性评价标准。     

轨道参数对钢轨Pinned-Pinned振动的影响

有研究认为钢轨不连续支撑造成的轮轨柔度差变是钢轨波浪磨耗产生和发展的主要原因之一。在此基础上对轨道参数对钢轨Pinned-Pinned振动的影响进行进一步分析。通过利用ANSYS软件建立轨道结构的有限元分析模型,计算分析了不连续支撑条件下轨道的支撑刚度、支撑间距和结构阻尼对钢轨柔度特性的影响,并提出了控制钢轨波磨形成与发展的建议。     

高速列车整车气动噪声及分布规律研究

本文建立包括头车、尾车、中间车、受电弓、转向架在内的CRH3型高速列车整车三维绕流流动的数值计算模型,用Fluent软件计算不同速度的外部稳态流场,基于稳态流场结果,使用宽频带噪声源模型计算车身表面气动噪声源,得到车体表面声功率级分布;以稳态流场为初始值,用大涡模拟计算车外部瞬态流场,基于瞬态流场用FW-H噪声模型预测高速列车辐射的远场噪声;分析车体表面声功率级和远场总声压级的分布规律,并将车体侧面远场噪声计算结果与试验结果进行比较分析。结果表明:列车高速运行时的气动噪声源主要是迎风侧车头及受电弓等曲率变化较大的曲面,受电弓滑板表面声功率级最大,高于头车头部15dB;从总声压级来看,受电弓滑板、头车第一个转向架和头车鼻尖处总声压级分别为160dB、135dB、130dB,受电弓滑板处具有最大的总声压级;从车体侧面噪声来看,离地面越近噪声越大。通过将远场噪声计算结果与噪声测试结果的对比证明了本文计算结果的准确性。     

铁路连续梁桥横向减隔震支座参数研究

以某3跨铁路连续梁桥为例,运用有限元分析程序SAP2000,建立采用E型钢阻尼支座减隔震的全桥计算分析模型,进行3条人工地震波激励下的时程响应分析。将E型钢阻尼支座屈服力和屈服位移作为控制参数,在硬化比不变的情况下研究中墩和边墩的支座屈服力比和屈服位移对全桥横向减隔震效果的影响规律。分析结果表明:中墩和边墩E型钢阻尼支座的屈服力比对横向减隔震效果有较大的影响,屈服力比的取值与各桥墩支座反力接近时,各墩可得到比较接近的横向隔震率;支座的屈服位移对支座的剪切变形量有较大影响,可以在满足隔震率要求的前提下,通过控制支座的屈服位移控制梁体的横向位移。     

基于大涡模拟的高速列车横风运行安全性研究

结合高速列车空气动力学和多体系统动力学,研究横风对高速列车运行安全性的影响.首先采用大涡模拟计算方法,研究了不同横风风速下高速列车非定常气动载荷的时域及频域特性,列车周围流场结构及相应的非定常流场特性.然后建立高速列车多体系统动力学模型,将得到的气动力作为外加载荷作用于列车上,研究了不同横风风速下定常气动力和非定常气动力对直线上高速列车运行安全性的影响特性,计算结果表明,与定常气动力相比,作用于车身上的非定常气动力使列车的振动加剧.最后参照高速列车的安全运行标准,对高速列车的安全运行进行分析,为横风下高速列车的安全运行提供参考.     

受电弓弓头与铰接装置间空气动力干扰的数值分析

采用CFD分析法,对弓头及其支架连接区域的涡流结构和噪声源结构进行了分析,指出改进型支架与最佳型弓头组合对降低受电弓的空气动力噪声非常有效.     

轻轨车辆车轮NVH特征分析与校正

为研究有效的降噪车轮方案,在柔性车轮和轮对的NVH特征分析基础上,提出阻尼环约束的降噪设想.通过柔性车轮NVH特征分析及相关的轮轨噪声预测与试验结果对比,可以认为由于轮轨接触摩擦约束作用,车轮不可能产生轮辐弯曲模态振动,因而也不会形成TWINS模型所预测的0.3 kHz噪声成分.在力锤以及轨道不平顺与粗糙度等效力谱激扰作用下,柔性车轮和轮对NVH特征对比表明:车轮噪声是由轮辋高阶模态振动引起的,而这些高阶模态振动的主要激扰源应当归结于轨道粗糙度;阻尼环约束对这些高阶模态振动稳定性具有非常理想的校正效果,因而可以作为构建未来降噪车轮技术的理论依据;轨道不平顺所形成的轨道力谱只能使车轮产生低频动力作用,并引起道床、桥梁和附近建筑物的低频机械振动.