检索结果-内蒙古大学图书馆

交通运输工程学报 2022年第4期22卷 210-222页

作者：戴志远李田周宁张继业张卫华西南交通大学牵引动力国家重点实验室四川成都610031

建立了7种不同直径上臂杆和7种不同直径下臂杆的受电弓模型,对受电弓进行空气动力学数值模拟计算,采用多体动力学方法计算了受电弓的气动抬升力,从气动力及流场特性的角度研究了受电弓上下臂杆直径对受电弓气动性能、气动抬升力的影响... 详细信息

建立了7种不同直径上臂杆和7种不同直径下臂杆的受电弓模型,对受电弓进行空气动力学数值模拟计算,采用多体动力学方法计算了受电弓的气动抬升力,从气动力及流场特性的角度研究了受电弓上下臂杆直径对受电弓气动性能、气动抬升力的影响规律。研究结果表明:开口运行工况上臂杆气动升力和受电弓气动抬升力都随着上臂杆直径增加而增大,随着下臂杆直径增大而减小,但下臂杆直径对受电弓气动抬升力的影响较小;闭口运行工况上臂杆气动升力和受电弓气动抬升力都随着上臂杆直径增大而减小,随着下臂杆直径增加而增大;开闭口运行工况上臂杆主体杆件气动阻力仅为上臂杆气动阻力的3%~10%,气动升力为上臂杆气动升力的26%~55%,下臂杆主体杆件气动阻力为下臂杆气动阻力的10%~25%,气动升力为下臂杆气动升力的43%~68%,直径的改变对上下臂杆气动升力的影响较大,对气动阻力的影响较小;闭口运行工况上下臂杆气动阻力的绝对值都大于开口运行工况。

关键词：车辆工程高速受电弓数值模拟气动抬升力上臂杆下臂杆

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受电弓气动抬升力计算方法与分析

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铁道学报 2012年第8期34卷 26-32页

作者：李瑞平周宁张卫华梅桂明陈珍宝西南交通大学牵引动力国家重点实验室四川成都610031 株洲九方电器设备有限公司湖南株洲412001

基于三维定常不可压缩N-S方程和k-ε两方程湍流模型,采用有限体积法,对高速受电弓的气动力进行数值模拟,并且建立受电弓气动抬升力计算模型,推导受电弓气动抬升力的计算方法,采用该方法计算高速受电弓在不同速度等级下开口和闭口运行时... 详细信息

基于三维定常不可压缩N-S方程和k-ε两方程湍流模型,采用有限体积法,对高速受电弓的气动力进行数值模拟,并且建立受电弓气动抬升力计算模型,推导受电弓气动抬升力的计算方法,采用该方法计算高速受电弓在不同速度等级下开口和闭口运行时的气动抬升力。结果表明:仿真结果与试验结果基本一致,受电弓各部件的气动力转换成气动抬升力存在不同的传递系数且与升弓角有关;传递系数表征了气动力对受电弓气动抬升力的贡献量,弓头升力对气动抬升力的贡献量最大,其次是上框架和下臂杆升力。

关键词：受电弓气动抬升力计算方法传递系数

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350 km/h及以上高速受电弓气动抬升力研究

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铁道科学与工程学报 2023年第10期20卷 3673-3684页

作者：宋诗扬孔龙飞韩通新中国铁道科学研究院研究生部北京100081 中国铁道科学研究院集团有限公司机车车辆研究所北京100081

以350 km/h及以上速度级的高速受电弓为研究目标,为400 km/h高速动车组受电弓气动抬升力仿真提供精准计算方法。通过计算流体力学软件ANSYS FLUENT对高速受电弓进行仿真建模,分别基于可压缩和不可压缩Navier-Stokes方程和SST k-ω湍流模... 详细信息

以350 km/h及以上速度级的高速受电弓为研究目标,为400 km/h高速动车组受电弓气动抬升力仿真提供精准计算方法。通过计算流体力学软件ANSYS FLUENT对高速受电弓进行仿真建模,分别基于可压缩和不可压缩Navier-Stokes方程和SST k-ω湍流模型,对350,380和420 km/h 3个速度级的高速受电弓气动抬升力进行仿真计算,发现相比使用可压缩流方法,3个速度级下使用不可压缩流计算得到的气动抬升力在开口方向和闭口方向运行时分别提升了8.2%,9.6%,11.8%和8.9%,10.6%,13.0%。为验证仿真结果,对京沪先导段线路进行高速弓网受流性能综合测试。研究结果表明:使用可压缩流进行仿真的准确性更高,3个速度级下的偏差在开口方向和闭口方向上分别为3.3%,3.1%,2.7%和3.1%,2.5%,1.7%。相较之下,使用不可压缩流的偏差在开口方向和闭口方向运行时分别为5.3%,7.3%,10.2%和6.5%,9.0%,13.0%。在特殊工况和狭窄环境中,采用可压缩流方法,420 km/h开口方向运行时,气动抬升力基于温度的提升为7.7%(0℃)和18.2%(−25℃),基于壁面横截面积的提升分别为19.0%(60 m^(2)),16.7%(70 m^(2)),14.5%(80 m^(2))和13.3%(90 m^(2))。因此,对400 km/h速度级及以上的高速动车组,建议采用可压缩流进行仿真以获得更精确的预测结果。对于现有350 km/h速度级的高速动车组,需考虑特殊工况和狭窄环境下气动抬升力的升高,通过合理优化措施提高列车运行的安全性和稳定性。

关键词：弓网空气动力学气动抬升力流体可压缩性仿真计算高速受电弓

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受电弓气动抬升力影响规律及多目标优化研究

受电弓气动抬升力影响规律及多目标优化研究

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作者：戴志远西南交通大学

学位级别：硕士

受电弓气动抬升力是弓网接触力的重要组成部分,随着列车运行速度的提高,受电弓气动抬升力的改变对弓网接触力的影响加剧。受电弓有开口和闭口两种运行方式,但受电弓纵向结构不对称,开闭口运行工况下受电弓气动抬升力也不相同,在列车运... 详细信息

受电弓气动抬升力是弓网接触力的重要组成部分,随着列车运行速度的提高,受电弓气动抬升力的改变对弓网接触力的影响加剧。受电弓有开口和闭口两种运行方式,但受电弓纵向结构不对称,开闭口运行工况下受电弓气动抬升力也不相同,在列车运行方向改变后还需调节气囊系统以调节静态抬升力。因此,优化受电弓气动抬升力并保证开闭口运行工况下受电弓气动抬升力的一致性对减缓气囊系统的疲劳损坏、降低弓网事故发生率有重要意义。本论文主要结合计算流体力学与多体系统动力学方法,研究了无侧风条件下受电弓滑板、上臂杆、下臂杆及导风板等结构对受电弓气动性能、气动抬升力的影响,并基于上述变量建立了受电弓气动抬升力代理模型,采用遗传算法对受电弓气动抬升力进行多目标优化。首先,研究了双滑板受电弓滑板间距对受电弓气动抬升力的影响规律。建立0 mm～900 mm范围内14种不同间距的滑板模型,并数值模拟了300 km/h双滑板受电弓的气动特性,研究结果表明:开口受电弓气动抬升力随滑板间距的增大呈现先增大后减小的趋势;闭口受电弓气动抬升力基本随滑板间距的增加而增大。此外,研究对比了开闭口且300 km/h速度运行工况下单、双滑板受电弓的气动性能,开口运行工况下两种受电弓的气动抬升力基本相同,闭口运行工况下单滑板受电弓的气动抬升力较小,但双滑板受电弓滑板气动阻力比单滑板受电弓气动阻力大26%～30%,并且单滑板受电弓的远场气动噪声平均比双滑板受电弓小4 d BA。因此,单滑板受电弓的气动性能及气动噪声性能较优。其次,研究了受电弓上、下臂杆直径对受电弓气动抬升力的影响规律。建立了7种不同直径上臂杆的受电弓模型和7种不同直径下臂杆的受电弓模型并对其气动特性进行数值模拟计算,研究结果表明:开口运行工况下上臂杆气动升力和受电弓气动抬升力都随着上臂杆直径增加而增大,随着下臂杆直径增大而减小,但下臂杆直径对受电弓气动抬升力的影响较小;闭口运行工况下上臂杆气动升力和受电弓气动抬升力都随着上臂杆直径增大而减小、随着下臂杆直径增加而增大。然后,提出了加装导风板优化受电弓气动抬升力的计算方法及优化流程,使受电弓开闭口运行时的气动抬升力基本相等并满足标准要求。加装0°导风板的受电弓开闭口运行工况的气动抬升力均为正值,但幅值不相等。通过对独立导风板的气动特性进行计算得到:开口工况下导风板气动升力随导风板角度绝对值增加而减小;闭口工况下导风板气动升力随导风板角度绝对值的增加而增大,且基本呈线性变化。综合受电弓计算结果及独立导风板的气动特性规律,可预估最优导风板角度范围,通过在该角度范围内对导风板及受电弓进行数值模拟可得到最优导风板。加装导风板优化受电弓气动抬升力的方法及优化流程具有普适性,能够应用于各种型号的受电弓,可为受电弓气动设计优化提供参考。最后,基于传统的约束改善期望加点准则提出了一种新的寻优约束改善期望加点准则,利用单目标、多目标及带约束的多目标测试函数对比了两种加点准则的优化效率。以上臂杆直径、下臂杆直径和导风板角度为优化变量,根据寻优约束改善期望加点准则建立代理模型,设计空间约束条件为上臂杆直径小于下臂杆直径。以受电弓开闭口气动抬升力差最小、开闭口整弓气动阻力最小为优化目标,气动抬升力满足标准为约束,利用第二代非支配排序遗传算法进行多目标优化计算,得到多目标优化的Pareto优化解集。最优模型的开闭口气动抬升力分别为36.1 N、39.9 N,与静态抬升力相加后弓网接触力满足标准,同时开闭口运行工况的气动抬升力差值仅为3.8 N。

关键词：高速列车气动抬升力计算流体力学代理模型多目标优化

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高速受电弓气动抬升力仿真研究

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轨道交通装备与技术 2022年第4期 10-13,48页

作者：黄思俊袁骞赵志远张奇北京中车赛德铁道电气科技有限公司北京100176

针对新研制高速受电弓的空气动力学特性,借助于数值仿真手段对不同运行速度下的受电弓气动抬升力进行了分析。通过建立安装在列车顶部的高速受电弓气动模型,并采用CFD++软件进行空气动力学计算,对该型受电弓的整体及各部件气动特性进行... 详细信息

针对新研制高速受电弓的空气动力学特性,借助于数值仿真手段对不同运行速度下的受电弓气动抬升力进行了分析。通过建立安装在列车顶部的高速受电弓气动模型,并采用CFD++软件进行空气动力学计算,对该型受电弓的整体及各部件气动特性进行了研究。此外,对高速受电弓的气动抬升力进行计算,并通过数据回归得到气动抬升力与运行速度的关系式。数值仿真结果显示,随着速度的提高,高速受电弓的气动抬升力也显著提升,在开口和闭口运行情况下,都符合EN 50367标准,表明了该受电弓具有优良的气动性能。

关键词：高速受电弓气动特性流场模型气动抬升力

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高速受电弓气动抬升力不确定性量化分析

高速受电弓气动抬升力不确定性量化分析

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第十三届全国随机振动理论与应用学术会议暨第十一届全国随机动力学学术会议

作者：李利祥刘凡赵岩大连理工大学工程力学系大连理工大学宁波研究院

考虑受电弓气动荷载不确定性影响,应用多项式维数分解实现了受电弓气动抬升力的不确定性量化。首先,依据各个部件之间的运动学关系将受电弓实体模型简化为平面四连杆机构,基于虚功原理建立了受电弓气动抬升力计算模型;其次,考虑受电弓... 详细信息

考虑受电弓气动荷载不确定性影响,应用多项式维数分解实现了受电弓气动抬升力的不确定性量化。首先,依据各个部件之间的运动学关系将受电弓实体模型简化为平面四连杆机构,基于虚功原理建立了受电弓气动抬升力计算模型;其次,考虑受电弓各部件气动荷载的不确定性,采用独立的随机变量进行概率建模,将受电弓气动抬升力表达为不确定性气动荷载的函数;最后,应用多项式维数分解法(PDD)实现随机气动抬升力的维数分解和Fourier级数展开,建立了气动抬升力的PDD展开模型,可由该展开模型快速得到受电弓气动抬升力统计特征。在数值算例中,进行了某受电弓的气动抬升力不确定性量化,将本文方法的结果与蒙特卡洛结果进行对比,验证了本文方法的正确性,进一步研究了受电弓各个部件的气动阻力和气动升力的变异性对气动抬升力的影响规律。

关键词：不确定性气动抬升力多项式维数分解 PDD展开模型

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横风工况中下沉式受电弓气动特性研究

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青岛大学学报(自然科学版) 2025年第1期38卷 57-66页

作者：陈云龙徐风远赵奇宋如昊张骞青岛大学机电工程学院青岛266071 中车青岛四方机车车辆股份有限公司高速列车系统集成国家工程实验室青岛266111

为研究横风工况中下沉式受电弓的气动特性,采用有限体积法,基于k-omega SST两方程湍流模型建立受电弓—车体有限体积模型。以下沉式受电弓为研究对象,分析明线与横风、开口与闭口运行方向中受电弓表面压力、速度分布、湍流强度及气动抬... 详细信息

为研究横风工况中下沉式受电弓的气动特性,采用有限体积法,基于k-omega SST两方程湍流模型建立受电弓—车体有限体积模型。以下沉式受电弓为研究对象,分析明线与横风、开口与闭口运行方向中受电弓表面压力、速度分布、湍流强度及气动抬升力等气动特性。研究结果表明,横风工况中,空气流场的复杂程度相较于无横风工况的更大,不稳定性与不对称性更明显;下沉式受电弓开口运行时静态平均接触力相较于闭口运行更大;在200 km/h开口运行且横向风速为25 m/s时,静态平均接触力接近标准限值。

关键词：高速列车空气动力学高速受电弓气动抬升力气动特性

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针对高速列车受电弓气动特性仿真的不同湍流模型适用性研究

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中国铁道科学 2024年第2期45卷 164-174页

作者：宋诗扬韩通新中国铁道科学研究院研究生部北京100081 中国铁道科学研究院集团有限公司机车车辆研究所北京100081

为探究高速受电弓气动特性仿真时不同湍流模型在不同运行环境中的适用性,基于k-ε,SST k-ω和Spalart-Allmaras 3个湍流模型的理论基础和计算流体力学仿真方法,通过线路试验对仿真结果进行验证后,对比不同模型在开阔环境和隧道环境中的... 详细信息

为探究高速受电弓气动特性仿真时不同湍流模型在不同运行环境中的适用性,基于k-ε,SST k-ω和Spalart-Allmaras 3个湍流模型的理论基础和计算流体力学仿真方法,通过线路试验对仿真结果进行验证后,对比不同模型在开阔环境和隧道环境中的精确度和计算效率。结果表明:在300 km·h^(-1)速度下,SST k-ω与k-ε模型在开阔环境中的闭口和开口方向气动抬升力计算结果差异分别为0.7%和1.5%,与Spalart-Allmaras模型计算结果差异分别为7.1%和5.5%;SST k-ω和k-ε模型在边界层预测均匀,Spalart-Allmaras模型在边界层分离区的预测准确性较低,但在隧道环境中它的精确度高于k-ε模型;在计算效率方面,Spalart-Allmaras模型的迭代次数和收敛速度优于SST k-ω模型;在适用性方面,开阔环境中k-ε模型的精确度和计算效率表现优异,更为适用,而在隧道环境中Spalart-Allmaras模型具有较高的精确度和计算效率,更为适用,但在对精确度要求高且可忽略计算效率因素的情况下SST k-ω模型具有较好适用性和高精确度,更为适用。

关键词：高速列车受电弓气动特性湍流模型适用性气动抬升力计算流体力学仿真

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基于升弓高度的受电弓气动抬升系数计算方法与分析

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铁道学报 2023年第11期45卷 46-52页

作者：宋诗扬韩通新中国铁道科学研究院研究生部北京100081 中国铁道科学研究院集团有限公司机车车辆研究所北京100081

为研究不同运行方向、工作高度下高速受电弓的空气动能性能,推导受电弓各臂杆间夹角相对升弓高度的数学计算模型,计算不同升弓高度下高速受电弓气动抬升力和气动抬升系数;采用Fluent计算流体力学软件对高速受电弓不同运行速度、开/闭口... 详细信息

为研究不同运行方向、工作高度下高速受电弓的空气动能性能,推导受电弓各臂杆间夹角相对升弓高度的数学计算模型,计算不同升弓高度下高速受电弓气动抬升力和气动抬升系数;采用Fluent计算流体力学软件对高速受电弓不同运行速度、开/闭口运行方向和工作高度下气动抬升力、气动抬升系数进行仿真建模与数值求解;利用现场线路试验数据验证仿真结果和理论分析结论。结果表明:受电弓开口方向运行时,其工作高度与气动抬升系数、气动抬升力呈正相关,闭口方向运行时成负相关关系。一般情况下,开口方向运行的高速受电弓空气动力性能优于闭口方向。

关键词：受电弓气动抬升系数气动抬升力升弓高度

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高速列车进出隧道口受电弓气动载荷研究

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中南大学学报（自然科学版） 2015年第5期46卷 1923-1928页

作者：唐荥周丹梁习锋中南大学交通运输工程学院轨道交通安全教育部重点实验室湖南长沙410075

基于三维非定常可压缩N-S方程和RNG k-ε两方程湍流模型,对顺弓、逆弓运行状态,隧道有效净空面积,隧道长度等因素影响下,高速列车进出隧道口受电弓气动载荷进行数值模拟研究。研究结果表明:数值计算得到的车体表面测点压力曲线变化规律... 详细信息

基于三维非定常可压缩N-S方程和RNG k-ε两方程湍流模型,对顺弓、逆弓运行状态,隧道有效净空面积,隧道长度等因素影响下,高速列车进出隧道口受电弓气动载荷进行数值模拟研究。研究结果表明:数值计算得到的车体表面测点压力曲线变化规律与动模型试验结果完全一致,幅值相差在3%以内;列车进出隧道口时,受电弓弓头受交变载荷的作用,气动抬升力曲线将分别出现正负向脉冲波形;受电弓顺弓、逆弓运行时弓头气动抬升力差异明显,顺弓运行时正向峰值相对较大,而负向峰值明显更小;隧道有效净空面积减小时,弓头气动抬升力波动幅度明显增大;隧道长度的变化对列车进入隧道时弓头气动抬升力基本无影响,但对列车驶出隧道时气动抬升力变化特征影响显著。

关键词：高速列车隧道受电弓气动抬升力交变压力

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