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Title:
高速列车气动效应动模型实验研究
Alternative Title: Experimental Research on Aerodynamic Effects of High Speed Trains by Moving Model Rig
Author: 宋军浩
Abstract: 高速列车具有十分复杂的几何外形和大长细比,在轨道上高速运行时形成复杂的三维流动。列车在明线运行时驶过轨道旁建筑物,列车明线会车,隧道气动效应等空气动力学问题,对列车运行的稳定性、旅客舒适性及周围环境造成不良影响。研究和解决上述空气动力学问题,对实现高速列车运行安全、快速、舒适和环境友好有重要意义。 本文通过模型实验研究方法,利用模型缩比为1:8的动模型实验平台,以CRH380A型动车组为研究对象,对高速列车的相关空气动力学问题进行了实验研究,主要工作和创新点如下: 1、参与建设了模型缩比为1:8,最高速度为500km/h的双向动模型实验平台,优化了平台加速系统和减速系统。压缩空气推动活塞进而牵引列车模型的加速技术使高压气体在释放后不干扰实验段流场,利用磁涡流非接触减速技术保证质量为200kg,速度为500km/h的列车模型减速距离不超过100m。根据实验平台动力系统的特性,确定了列车模型在整个实验过程中的运动状态。 2、根据实验平台运行特点和采集参数要求,自行设计了地面数据采集系统和车载数据采集系统。两套采集系统配套相应的传感器,由模型发射信号控制触发采集,能够完成对空气动力学相关参数(压力、风速、气动力)的动态测量及数据预处理。 3、测量了列车表面压力和列车交会压力波。实验结果表明:列车头部压力分布关于列车纵剖面对称,而尾车压力曲线波动幅值较大,压力分布呈现明显的非对称性。通过列车等速交会与静止交会压力波动曲线比较,得出在列车明线交会时,压力波动幅值与列车相对速度关系不大,主要取决于通过列车的速度。但压力梯度前者约为后者的两倍,剧烈的压力冲击可能对旅客乘坐舒适性产生影响。 4、采用地面数据采集系统对列车通过隧道以及隧道内交会的压力流场进行了全面测量。分析了隧道压力波的基本特性以及在隧道内的传播状态。根据实验数据分析了列车在隧道内不同位置交会对洞口微气压波的影响。结果表明,列车在隧道内部及出口交会对微气压波幅值影响不大,在隧道入口会车会明显增大洞口微气压波幅值。利用压力波传播曲线和列车表面压力波动曲线分析了列车表面压力波动和隧道壁面压力波动的耦合关系。 5、通过热线风速仪对列车明线运行时诱导的列车风进行了测试,采用统计学方法得到了动模型列车风的一般规律。根据列车尾部流场特性,提出了总体平均方法处理列车风数据的局限性。对近尾流区列车风曲线进行分析,确定模型列车尾部流场脱落涡的频率为1.85Hz。远尾流区的列车风曲线衰减幅度是一致的,呈幂级数衰减,其拟合系数为-0.65.
Degree Level: 博士
Issued Date: 2017
Degree Grantor: 中国科学院大学
Place of Degree Grantor: 北京
Supervisor: 杨国伟 ; 杨乾锁
Major: 流体力学
Language: 中文
Other responsible: 中国科学院力学研究所
Call Number: 2017-060
Content Type: 学位论文
URI: http://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/60608
Appears in Collections:流固耦合系统力学重点实验室(2012-)_学位论文

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宋军浩. 高速列车气动效应动模型实验研究[D]. 北京. 中国科学院大学. 2017-01-01.
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