高速列车隧道会车压力波动问题

高速列车在隧道内会车有可能使列车侧壁上作用比明线会车时大得多的压力波动,原因是隧道入口压力波在隧道内来回传递并与会车形成的压力波叠加在一起形成复杂波系。列车上压力波如何变化,与隧道入口压力波有什么关系,可能达到多大的压力波极值,与会车速度是什么关系,这些一直是未能弄清楚的问题。通过计算流体力学三维数值分析,仿真计算列车在隧道内会车的动态过程,证明入口压力波效应与会车压力波效应的叠加关系,获得隧道内压力波在运动列车上的变化规律,得到隧道内可能的最大负压峰值计算式及其与会车速度的关系式,可为高速铁路隧道和高速列车气动设计提供参考。     

明线会车压力波幅变化规律研究

两列车高速相向运行过程中产生的气动压力波,有可能对列车及其线路造成不利影响,引起强度问题、运行稳定性问题、轮轨磨损问题和安全问题。特别是高速列车运营以来,世界各国的铁路工作者一直希望了解会车压力波随车速和线路间距等参数的变化规律,但至今仍没有一个统一的认识。依据计算流体力学方程,利用有限体积数值求解方法,仿真分析4.26～5.26 m,6种线路间距,从静止到500 km/h时速的38种会车速度,共计100余种运行工况下的会车过程,获得会车压力波幅系数、正压波幅系数和负压波幅系数与线路间距及列车交会速度间的变化规律,得到任意车速会车时三者间统一的关系式。可为高速列车设计和高速铁路建设提供参考。     

高速列车会车横向冲击的半主动控制研究

铁路高速化使得车辆在行驶过程中受到的气动冲击加剧,严重影响车辆的乘坐舒适性。为了改善高速列车乘坐的舒适性,研究了高速列车会车横向冲击的半主动控制方法。建立车辆系统动力学模型,分析会车振动的传递特性和天棚阻尼控制方法的局限性,针对会车横向振动特性提出会车横向冲击半主动控制方法,对车辆气动冲击进行控制。利用计算机仿真方法验证会车控制的效果。结果显示,控制后由会车气动冲击引起的车辆横向振动平均减幅达到35%～45%。     

高速列车单车通过隧道压力波的研究

采用计算流体力学的数值计算方法对基于三维、瞬态、可压缩Navier-Stokes方程和κ-ε两方程紊流模型进行求解,模拟高速列车单车通过隧道时列车外流场的特性,分析高速列车单车通过隧道的压力波特性及阻力变化规律。结果表明列车单车通过隧道的压力波最小负压值与速度为二次函数的关系,列车阻力主要由压差阻力构成。研究结果可为解决隧道空气动力学问题提供参考依据。     

高速列车隧道会车时气动载荷的研究

由于高速列车气动载荷是隧道会车时列车行车安全的重要因素之一,而其在实车试验中又难以测量,提出采用基于计算流体力学的数值模拟方法。通过空气动力学仿真获取列车的表面压力分布,对列车压力和粘性力积分合成,得到列车的气动载荷,即阻力、侧向力、升力、侧滚力矩、点头力矩和摇头力矩。全面分析了气动载荷的构成和变化特点,及其在不同速度下的变化特性。结果表明,列车隧道会车时,气动载荷主要是由压力构成;列车在隧道会车时气动载荷出现剧烈波动;气动载荷的幅值与速度呈二次函数的变化规律。研究结果可为列车系统动力学分析提供气动载荷依据。     

高速列车通过隧道时的压力波动问题

高速列车通过隧道时将会在隧道内引起相当复杂的气体压力波动,这是由于列车进入隧道时在隧道入口产生的压力波在隧道内来回传递并与列车经过时的气体压力扰动相互叠加的结果。从车体强度设计和列车运行安全性角度考虑,希望了解隧道内可能的最大气体正、负压力大小及其发生位置;气体压力波动与列车运行速度的关系。通过流体力学方程三维动态数值计算,仿真分析列车高速通过隧道的过程。计算结果证明了入口压力波效应与列车经过的扰动效应的叠加关系,得到列车通过时隧道内最大正压和最大负压发生的可能位置,以及最大正压值与最大负压值与车速间的关系式。可为高速铁路隧道和高速列车设计提供参考。     

高速列车隧道通过对车内流场影响研究

列车高速过隧道时诱发的压力波通过新风口传入车内,给旅客乘车舒适性带来严重影响。为验证高速列车隧道通过时空调系统的工作性能和探究车内流场的变化规律。构建列车车厢与空调管路系统的整体模型,基于计算流体力学方程,利用有限体积数值求解方法,引入数值传热项,模拟分析高速列车通过隧道时新风口压力变化对客室内流场产生的影响。结果表明:隧道通过时空调换气系统中的压头风机能有效抑制外界压力波动,使车内压力变化很小;车内温度变化范围在(297~299)K之间,满足舒适性要求;新风口压力的突然变化有可能导致客室内风速变化,变化幅值均小于0.5m/s,满足舒适性要求。可为高速列车空调系统的改进提供理论依据。     

普通快速列车与动车组明线交会压力波特性分析

普通快速列车和动车组由于运行速度和车型的差异,在交会过程中产生的交会压力波与相同车型和车速的动车组交会压力波存在差异,且会车压力波会给交会的普通快速列车和动车组的舒适性和安全性等造成很大的影响,尤其是普通快速列车在以前少有设计的气密性和气密强度等问题都倘未探明,存在潜在风险。基于三维瞬态、非定常的RNG模型,使用计算流体力学软件FLUENT,对普通快速列车时速为140km与动车组时速为250km明线交会时的气动性能进行数值仿真计算。计算结果表明:普通快速列车和动车组交会侧的测点压力在交会过程中会受到两次较大的压力波峰到波谷(或波谷到波峰)的突变;普通快速列车交会侧表面的压力波幅值最大值发生在与动车组鼻尖等高的机车Ⅰ位端司机室与辅助室过渡处;动车组交会侧表面的压力波幅值最大值发生在与普通快速列车底部等高的头车肩部位置;在会车过程中,普通快速列车较动车组受到更大的气动压力作用的影响。     

换气风机对高速列车内部压力波动的影响分析

为分析换气风机对高速空调列车车外压力波的抑制作用,采用数值计算的方法,仿真分析了两种换气风机(定速风机与变频风机)在不同运行工况下对外界气体压力波动的抑制,得到了不同车速下车内压力变化情况,利用我国最近制订的《高速电动车组整车试验规范(报批稿)》对车内压力做了评价。计算结果表明:在各种压力波动工况下,变频风机抑制外界压力波动的效果均优于定速风机。     

基于PLC的高速列车压力保护阀检测系统的研制

研制应用于高速列车上的压力保护阀需要开发一个检测系统来提供压力保护阀的气压环境并能检测其工作状态.以可编程控制器(PLC)、触摸屏、空压机、减压阀、气路电磁阀、节流阀和压力变送器等为平台,通过检测有关测点的压力值,根据制定的运行策略自动控制空压机和气路电磁阀的运行状态,调节节流阀的开度,可以产生200 Pa/s的气压变化.实现压力保护阀状态的检测和数据分析.     

基于一维流动模型的高速列车隧道压力波特性

高速列车通过隧道过程中引起隧道内压力的剧烈波动,会诱发车内压力波动并可能引起车体疲劳破坏等问题。而研究此类问题的基础在于快速准确预测隧道压力波。基于一维可压缩非定常不等熵流动模型和广义黎曼变量特征线法,对单车通过隧道和两列车隧道内交会进行数值模拟。选取京沪高速铁路隧道为研究对象,通过全时间区域下隧道空间中的压力传播的过程图描述压力波的形成过程,给出隧道内交会压力波比单车通过隧道的压力波剧烈的原因,研究列车速度和阻塞比对车外最大压力值和最小压力值的影响特性。结果表明,高速列车通过京沪高铁典型长度隧道时,其车体表面承受的最大压力波动基本与车速的平方成正比,而其与阻塞比基本呈线性关系。     

高频群脉冲电化学加工中压力波对加工质量的影响

阐述了高频群脉冲电化学加工中的压力波现象，并解释了频率通过压力波的作用向周围剧烈传播，对极间液流形成了很强的搅拌作用，从而改善电化学加工工艺的机理。在此基础上对压力波进行了数学描述，并进行了数值模拟，对高频群脉冲电化学加工的超薄结构件加工工艺试验进行验证。结果表明，在高频群脉冲电源作用下，选择较高的主脉冲频率，可获得良好的加工质量。