[發明專利]車輛氣動力實車測試計算方法

無效

• 申請號: 200910169989.8
• 申請日: 2009-09-14
• 公開（公告）號: CN101650265A
• 公開（公告）日: 2010-02-17
• 發明（設計）人: 梁習鋒;劉堂紅;高廣軍;劉國偉;魯寨軍;周偉;王前選
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01M17/007
• 分類號: G01M17/007
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于強側風條件下列車車體壓力分布及測試技術，具體的涉及一種用于為列車在大風條件下列車運行的安全性和穩定性評價提供依據的車輛氣動力實車測試計算方法。

背景技術

強側風對鐵路列車行車安全、運行穩定性和旅客舒適性有嚴重影響，在強側風作用下，列車受到的側向氣動力有可能使列車脫軌、甚至出現翻車和人員傷亡的事故。隨著列車運行速度的提高，這一問題更為突出，特別是穿越風區的鐵路，由大風引起的列車運行事故頻頻發生。我國西北部的鐵路多穿過大風戈壁地區，自然條件十分惡劣，尤其是大風給列車運行安全造成的影響更為嚴重。為此，該地區鐵路路局在大風區段全線修建了擋風墻，并對列車運行作出了限速規定。但是如何能夠為列車在強側風條件下的列車顛覆條件提供科學可靠的依據，實現在保證安全基礎上的運輸效能最大化，是實現列車最大運載量所迫切解決的問題。對大風作用下列車以不同速度通過不同類型擋風墻時車體表面壓力分布測試，得到不同風速和風向環境風作用下，車輛在不同擋風墻地段運行時的氣動性能，開展具有擋風墻線路的大風影響實車試驗是實現上述要求的必要條件。試驗結果對驗證數值模擬計算模型的正確性和數值模擬計算結果的可靠性具有重要的科學價值，能為今后對所有風區鐵路的大風問題開展研究奠定實踐基礎。

發明內容

本發明提供了一種能為列車在大風條件下列車運行的安全性和穩定性評價提供準確數據依據的車輛氣動力實車測試計算方法，其通過對實車試驗的工況進行數值計算分析，進行具有擋風墻線路的大風影響實車試驗，建立并驗證了數值模擬計算方法的可靠性，以實現運用數值模擬計算方法對更多的風區鐵路進行強側風顛覆力提供普適性計算。

本發明所采用的技術方案如下：

一種車輛氣動力實車測試計算方法，用于列車以不同速度通過不同類型擋風墻時車體空氣壓力的測試和計算，其特征在于所述測試計算方法包括：

在列車車輛表面布置壓力測點，每四個壓力測點構成一矩形，通過一計算機采集各壓力測點的壓力測試數據；

將所述矩形的四個壓力測點作為一個單元，計算得到該單元的壓力值；

將每個單元的壓力值進行矢量求和，得到包括氣動升力、橫向力和傾覆力矩的整個列車車輛氣動力；

選取不同路堤狀況進行列車氣動性能對比、不同列車速度和不同速度側風作用下的列車性能分析，并進行流場數值計算，得到列車氣動力與列車運行速度和橫向風速的關系。

具體的講，該測試計算方法進一步包括：

在列車車輛的外表面的壓力測點處設置拍式感壓片，由計算機控制掃壓力掃描閥進行壓力數據采集；采用動態壓力測試系統進行列車車輛玻璃窗的瞬態壓力測試。

另一方面，測試計算方法進一步包括：

在選取不同路堤狀況進行列車氣動性能對比、不同列車速度和不同速度側風作用下的列車性能分析時，首先選用k-ε雙方程模型進行列車周圍空氣流動的描述；然后簡化列車結構得到一計算模型；在計算模型的區域邊界上給定邊界條件；最后進行包括流場壓力分布計算、流場速度分布計算和氣動力計算在內的流場數值計算。

所述不同路堤包括路基為零和路基為中等高度的兩種路堤；所述k-ε雙方程模型的控制方程包括：

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