高速列车进入隧道产生的微气压波实验研究

高速列车在进出隧道时,会形成压缩波和微压波,引起车厢内压力变化并在隧道出口形成噪声,对乘客及环境造成影响.笔者利用高速列车模型实验系统,对列车进入隧道所形成的压缩波、微压波进行了测试分析,对不同长度喇叭型缓冲结构削减微压波效果进行了比较,得到了有关微压波产生、传播以及缓冲结构缓解微压波效果的规律.     

隧道阻塞比对列车进入隧道产生的气动效应的影响

高速列车在进出隧道时,会形成压缩波和微压波,引起车厢内压力变化并在隧道出口形成噪声,对乘客及环境造成影响.隧道阻塞比对气动效应的产生有非常重要的影响.利用高速列车模型实验系统,对列车进入隧道所形成的压缩波、微压波进行了测试分析,验证了压缩波的隧道阻塞比影响系数值,初步确定了阻塞比与微压波压力的理论关系,依据实验结果,确定了微压波的阻塞比影响系数的范围.     

降低气动效应综合措施的实验研究

中国正在大力发展城际高速铁路运输,而在线路中有隧道时,列车进出隧道所产生的微压波问题已经成为限制高速铁路安全、环保、健康发展的障碍.大量研究表明:隧道出口的微压波强度与压缩波的压力梯度成正比,可以通过分析压缩波的压力梯度变化来评价降低微压波的效果.采用模型试验方法,对缓冲设施、减压竖井降低压缩波峰值和压力梯度峰值的效果进行了测试分析.实验结果表明:减压竖井降低首波压力峰值、压力梯度峰值效果明显;洞口缓冲设施降低首波压力峰值的效果不明显,降低压力梯度峰值效果明显,并且降低压力梯度的效果与速度相关.     

高速磁浮隧道扩大等截面斜切型缓冲结构减缓初始压缩波机理研究

高速轨道车辆驶入隧道,在车前产生初始压缩波,以声速传播至隧道出口处并向外辐射产生微气压波,对环境造成严重危害。采用三维非定常可压缩流动N–S方程和SST k–ω湍流模型,以国内某型600 km/h的磁浮列车为研究对象,通过模拟磁浮列车驶入扩大等截面无斜切缓冲结构、扩大等截面斜切型缓冲结构和无缓冲结构隧道产生的初始压缩波情况,分析缓冲结构斜切端及斜切角度对初始压缩波的减缓作用及机理。结果表明：初始压缩波最大压力梯度的形成与车头最大横截面积变化率部位进入隧道/缓冲结构入口直接相关,同时与隧道内流量变化率最大值相对应;设置扩大等截面无斜切缓冲结构可较大幅度降低压缩波最大梯度,降低率为49.92%;将扩大等截面缓冲结构的垂直端改为正斜切端可进一步提高降低率,当斜切角分别为10°、20°、30°和39°时,降低率增幅分别为12.93%、10.32%、8.18%和6.28%;扩大等截面斜切型缓冲结构斜切角为10°时对初始压缩波的压力梯度峰值降低作用最明显,总降低率为62.85%。本文采用头型横截面积变化率、空气流量和观测点压缩波三方面耦合分析方法,探究影响初始压缩波最大压力梯度的头型、空气流量之间...     

地铁车站屏蔽门风压特性试验研究

针对A+型标准地铁列车模型（缩尺比1:20），通过动模型弹射试验研究了地铁列车过隧道、过站台、跟随工况下的隧道内风压、屏蔽门风压分布与变化规律。研究发现:过隧道工况下，列车经过区间泄压井时，会产生与列车进入隧道时类似的压力波，但风压极值略小。过站台工况下，受前方传来的压力波影响，屏蔽门风压出现一极大值；列车通过站台时，屏蔽门风压出现另一极大值，并在车头经过后立刻达到极小值。这些极值风压决定了屏蔽门的强度设计标准。跟随工况下，当前后方列车尚有一定距离时，屏蔽门受压力波影响而出现风压极值，随后压力略为减小并持续一段时间，这一侧向压力是导致屏蔽门无法正常开闭的主要原因。     

高速列车进出隧道空气动力学特征模型实验分析

高速列车在进出隧道时,会产生一系列气动效应,以致于在隧道周围形成噪声污染,降低列车乘坐的舒适度。模型实验是研究和解决这些问题的有效方法。在建立高速列车模型实验相似准则的基础上,利用压缩空气式高速列车模型发射系统对高速列车进入隧道过程进行了模型实验,对测试结果进行了分析,得出压缩波产生、传播的一些规律,并将测试结果与现场实测数据进行比较,验证了模型实验结果的可用性和相似准则的正确性。     

曲外锥乘波前体进气道低马赫数段实验研究

为了研究新型一体化曲外锥乘波前体进气道在低马赫数端的自起动、抗反压特性及侧滑对性能的影响，基于几何约束及钝度修型的实用化风洞实验模型，采用进气道节流系统，在来流马赫数3.0、3.5和4.0，迎角-4°~6°范围内，不同堵锥位置状态下获得了一体化曲外锥乘波前体进气道的表面压力分布及流场高清纹影。实验结果表明，实验模型在来流马赫数3.5和4.0时具备自起动能力；在0°迎角，来流马赫数3.5和4.0，最大抗反压能力分别约为24和33倍来流压力；侧滑角对一体化曲外锥乘波前体进气道的流量捕获和流动压缩性能影响相对较弱。曲外锥乘波前体进气道具有同超燃冲压燃烧室、高超声速飞行器进行一体化设计的特性。     

铁路隧道缓冲结构空气动力学特性的试验研究

为了研究高速列车进入隧道时在隧道内所产生的空气动力学问题，开发了一套以压缩空气作为动力来驱动列车模型的缩尺模型试验装置。通过模型试验系统对高速列车突入带开口型入口(即缓冲结构)隧道所产生的复杂压力场进行模拟，通过分析模型试验结果中的压力及压力梯度曲线所表现的规律，对该类型入口削减隧道入口处的最大压力和最大梯度值的效果进行了研究，其削减效果依赖于其各自的特征参数。最后，通过理论推导和模型试验，得到了开口型缓冲结构的最小长度的计算公式。     

喷雾器喷嘴出口喷流流场特性的实验研究

通过定性定量实验手段研究了以水为单介质流体的某农用喷雾器喷嘴出口流场。首先采用单反相机常规拍摄方法,记录了喷雾压力在50～4 000 Pa范围内的喷嘴出口流场,发现了随着喷雾压力增大,喷嘴出口射流的形状经历了形成液泡到液泡破裂的过程,以及射流发展及最终稳定过程。然后通过PIV测速技术对喷雾压力在1 000～4 000 Pa范围内的喷嘴出口流场进行了定量测量实验研究,获得了在纵向截面上,喷嘴出口速度随喷雾压力增大而增大,且在中心线上的速度随着离喷口距离的增加均呈现振荡衰减的变化规律。在同一位置横向截面上,随着喷雾压力的增加,旋流强度越强,流速越大;而在同一喷雾压力下,离喷嘴出口距离越近的横截面处旋流强度越大,流速也越大。本文实验研究结果验证了PIV测速技术可以用于水雾滴的速度场测量。     

冰层中Lamb波传播特性的数值模拟和实验研究

作为最常用的超声导波之一,Lamb波具有能量集中、传播范围广、沿程衰减小等特点,可以拓展应用于结冰探测领域。为探明Lamb波在冰层中的传播规律,基于Lamb波探冰实验平台构建物理模型,以COMSOL Multiphysics软件为计算工具,数值模拟了不同厚度、不同长度冰层中的Lamb波传播情况。在此基础上,搭建了Lamb波探冰实验平台,开展了无冰铝板和覆冰铝板Lamb波传播实验。结合数值模拟和实验结果,明确了温度、冰层几何特性、液态水对Lamb波传播特性的影响规律。结果表明：温度越低,Lamb波传播群速度越快;在一定冰层厚度范围内,接收端压电片电压幅值衰减量随冰层厚度增大而增大;随着冰层长度增加,接收端Lamb波B1模态时间延迟量线性增大;液态水仅对Lamb波A0模态产生影响,对S0模态影响不大。实验和数值模拟结果具有较好的一致性,为Lamb波结冰探测技术提供了理论参考。     

高速客车模型气动特性实验研究

介绍了高速客运列车模型气动特性在低速风洞中测量结果.试验模型由头车、中间车、尾车模型组成,且头、尾车互换位置.试验风速为80~300km/h,风向角为0°.同时还进行受电弓接触压力测量.试验结果表明:不同头车和尾车组合,对高速客车的气动阻力有很大影响.整流罩和受电弓使列车空气阻力明显增加.     

高速列车气动阻力地板效应数值研究

针对CRH2型动车组外形，在2种1∶25缩比模型风洞试验基础上，展开基于数值模拟的明线情况高速列车不同地板试验条件阻力测量影响研究。通过与风洞试验结果对比，确定数值方法的可靠性；通过数值模拟风洞壁地板、固定地板、移动地板下高速列车流场分布与阻力变化情况表明，不同试验地板的地面效应对高速列车阻力测量结果影响很大，移动地板模拟效果最佳，固定地板与风洞壁地板阻力测量值小于移动地板情况，且差距随车身长度的增加而增加，很难模拟真实列车运行的流场；通过深入分析不同地板条件的影响机理，为高速列车不同地板条件风洞阻力测量结果提供参考意见。     

隔离段进口非对称来流对激波串结构的影响

考虑进气道出口流场的影响，设计了针对非对称超声速来流矩形隔离段流场研究的直联式试验风洞，模拟进气道出口流场的各种非对称进口条件进行了吹风试验，并测量了隔离段壁面静压和隔离段进口皮托压力。研究发现，随隔离段进口流动非对称程度的增加，激波串长度增加而隔离段耐受反压的能力下降。考虑了隔离段进口流动非对称的影响，对Billig—Wahrup的激波串长度公式作了改进，故提高了激波串长度预测的精确程度。     

高速流动PIV示踪粒子跟随响应特性实验研究

示踪粒子的跟随响应能力是影响高速流动PIV测量精度的重要因素。针对法向马赫数大于1.4的高速流动所提出粒子松弛特性分析模型，结合理论分析与数值模拟方法，发展了高速流动下的示踪粒子布撒技术，提高了PIV技术定量化测量能力。基于上海交通大学多马赫数风洞，以不同粒径的氧化钛颗粒作为示踪粒子，利用PIV技术观测Ma4的高速流动诱导的一道22°激波，结果显示30nm粒径的示踪粒子有更优秀的跟随响应能力；并以该粒子进行了不同条件下（包括斜激波与脱体激波）的跟随性实验验证，为高速流动PIV示踪粒子选择提供了实验支撑。