[實(shí)用新型]一種基于低密度氣體噴射的高速列車減阻裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201922162421.5
• 申請日: 2019-12-05
• 公開（公告）號: CN211308562U
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁習(xí)鋒;張昕;鐘睦;熊小慧;孫成名;伍釩;陳光;李小白;孫博
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號: B61D17/00
• 分類號: B61D17/00;B61C17/00
• 代理公司: 北京卓恒知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11394
• 代理人: 徐樓

一種基于低密度氣體噴射的高速列車減阻裝置，該裝置包括：儲(chǔ)氣箱、噴射泵、輸氣管、噴氣管；所述儲(chǔ)氣箱、噴射泵、輸氣管和噴氣管設(shè)置在列車頭車車廂內(nèi)；所述儲(chǔ)氣箱的出氣口通過輸氣管與噴射泵的第一進(jìn)氣口連通；所述噴射泵的出氣口與噴氣管連通；噴氣管的噴氣口設(shè)置在列車頭車流線型部位表面上；所述儲(chǔ)氣箱為密度低于空氣的氣體儲(chǔ)氣箱。本申請?zhí)峁┑募夹g(shù)方案，能夠降低高速列車運(yùn)行過程中所受到的氣動(dòng)阻力，尤其是摩擦阻力，提高列車的能源經(jīng)濟(jì)性，降低了高速列車提速的難度。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種高速列車減阻裝置，具體涉及一種基于低密度氣體噴射的高速列車減阻裝置，屬于高速列車空氣動(dòng)力學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

高速運(yùn)動(dòng)的物體其氣動(dòng)阻力占據(jù)總阻力的絕大部分。氣動(dòng)阻力可以分為壓差阻力和摩擦阻力。壓差阻力是由于物體前后的壓力差而產(chǎn)生的阻力，摩擦阻力是由于空氣的粘性致使物體的表面與貼近物體表面的空氣存在速度梯度，因而在表面產(chǎn)生摩擦阻力。例如，以350km/h運(yùn)行的高速列車，其氣動(dòng)阻力占據(jù)全部阻力的85％左右，其摩擦阻力占整車氣動(dòng)阻力的30％-40％。因此，減小高速運(yùn)動(dòng)物體與周圍流體的相對速度差，降低表面速度梯度，改善解決高速運(yùn)動(dòng)物體表面摩擦阻力大，能源損失大的問題十分有意義。

減少摩擦阻力的有效技術(shù)需要實(shí)現(xiàn)簡單，操作簡便，效果顯著。目前的技術(shù)主要可以歸納為以下幾類：1、非光滑車身氣動(dòng)減阻，例如在表面增加肋條、凸起，在表面開溝槽等。通過改變表面結(jié)構(gòu)，改善附面層結(jié)構(gòu)，從而改善阻力情況。該結(jié)構(gòu)簡單，實(shí)用性強(qiáng)，魯棒性好，應(yīng)用較為廣泛，但減阻效果不明顯；2、等離子體流動(dòng)技術(shù)減阻。這類方法通過表面介質(zhì)阻擋放點(diǎn)，抑制高速運(yùn)動(dòng)物體附面層分離，從而達(dá)到減阻。但剛方法實(shí)際操作復(fù)雜且可能存在增加額外能耗的問題，不易實(shí)現(xiàn)。3、采用主動(dòng)控制表面。這類方法理論上可以根據(jù)實(shí)際情況對表面進(jìn)行調(diào)整。但其實(shí)際操作復(fù)雜，工況復(fù)雜，不易實(shí)現(xiàn)。4、改變運(yùn)行環(huán)境。例如低真空管道。這類方法理論上可以將管道內(nèi)的空氣密度降低，使該物體在低密度條件下運(yùn)行從而實(shí)現(xiàn)流動(dòng)減阻。但其存在散熱問題、噪音問題以及環(huán)境問題等，不易實(shí)現(xiàn)。

因此如何提供一種基于低密度氣體噴射的高速列車減阻裝置，能夠降低高速列車運(yùn)行過程中所受到的摩擦阻力，提高列車的能源經(jīng)濟(jì)性，降低了高速列車提速的難度，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待突破與解決的問題。

實(shí)用新型內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的在于通過噴射管噴出的低密度氣體沿著列車表面流動(dòng)形成附面層，能夠降低高速列車運(yùn)行過程中所受到的摩擦阻力，提高列車的能源經(jīng)濟(jì)性，降低了高速列車提速的難度。本實(shí)用新型提供一種基于低密度氣體噴射的高速列車減阻裝置，該裝置包括：儲(chǔ)氣箱、噴射泵、輸氣管、噴氣管；所述儲(chǔ)氣箱、噴射泵、輸氣管和噴氣管設(shè)置在列車頭車車廂內(nèi)；所述儲(chǔ)氣箱的出氣口通過輸氣管與噴射泵的第一進(jìn)氣口連通；所述噴射泵的出氣口與噴氣管連通；噴氣管的噴氣口設(shè)置在列車頭車流線型部位表面上；所述儲(chǔ)氣箱為密度低于空氣的氣體儲(chǔ)氣箱。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施方案，提供一種基于低密度氣體噴射的高速列車減阻裝置：

一種基于低密度氣體噴射的高速列車減阻裝置，該裝置包括：儲(chǔ)氣箱、噴射泵、輸氣管、噴氣管；所述儲(chǔ)氣箱、噴射泵、輸氣管和噴氣管設(shè)置在列車頭車車廂(車頭)內(nèi)；所述儲(chǔ)氣箱的出氣口通過輸氣管與噴射泵的第一進(jìn)氣口連通；所述噴射泵的出氣口與噴氣管連通；噴氣管的噴氣口設(shè)置在列車頭車流線型部位表面上(例如：列車車頭迎風(fēng)面上)；所述儲(chǔ)氣箱為密度低于空氣的氣體儲(chǔ)氣箱。

作為優(yōu)選，所述儲(chǔ)氣箱內(nèi)為氦氣儲(chǔ)氣箱或氖氣儲(chǔ)氣箱。

作為優(yōu)選，該裝置還包括：加熱裝置；所述加熱裝置設(shè)置在輸氣管和/或噴氣管上。

作為優(yōu)選，該裝置還包括：噴氣座；所述噴氣座設(shè)置在噴氣管的噴氣口處；所述噴氣座包括：座體、散氣腔；所述座體的迎風(fēng)面為流線型；散氣腔設(shè)置在座體內(nèi)，散氣腔的進(jìn)風(fēng)口與噴氣管的噴氣口連通，散氣腔的出風(fēng)噴管朝向?yàn)榱熊囉L(fēng)面的氣流方向。