[發明專利]一種測量風環境下列車氣動力的測點模型建立方法及應用

有效

• 申請號: 202010664916.2
• 申請日: 2020-07-10
• 公開（公告）號: CN111829798B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 劉堂紅;高廣軍;陳爭衛;梁習鋒;熊小慧;張潔;劉宏康;王田天;霍小帥;高鴻瑞
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01M17/08
• 分類號: G01M17/08;G01M9/08
• 代理公司: 北京卓恒知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11394
• 代理人: 徐樓

一種測量風環境下列車氣動力的測點模型建立方法及應用，該方法包括以下步驟：1)設置測力模型,獲取運行列車車身上每個測力點的壓力值Psy；2)結合壓力值Psy計算得出列車車身氣動力系數試驗值；3)利用測力天平測定并計算得到風洞試驗的列車車身氣動力系數參考值；4)初步指定車身長度方向測力點的初步布置列數為Acbn，探求得到車身高度/寬度方向測力點的預選布置行數Byxn；5)按預選布置行數Byxn分組試驗，探求得到車身側面/頂面測力點布置模型Azyn?Bzyn。本申請提供的技術方案，建立了標準化的測量列車車身氣動力測力點模型，使得再對列車車身進行測力點分析時得到相較現有技術更為準確的氣動力預測結果。

技術領域

本發明涉及一種測力點模型建立方法，具體涉及一種測量風環境下列車氣動力的測點模型建立方法(測量列車車身氣動力的測力點模型建立方法)，屬于高鐵列車技術領域；本發明還涉及一種測量風環境下列車氣動力的測點模型建立方法(測量列車車頭氣動力的測力點模型建立方法)；本發明還涉及一種列車氣動力測定方法。

背景技術

大風環境下列車氣動力的測量在不同的實驗條件下有不同的方式，對于風洞測試，列車模型是固定的，通常使用六分量測力天平來直接測得列車三個方向上的氣動力和力矩。例如，張雷等對CRH2列車模型進行了風洞測試，并在每輛車內安裝了測力天平裝置。然后，在不同的側滑角β下，測試了頭車、中車和尾車的氣動力和力矩。在實車試驗中，當列車靜止時，也可以通過測力裝置直接測試列車所受到的氣動力。例如英國的Baker等在英國的一個沿海地區進行了實車測試，其中三節車被放置在海灘邊上，使之處于西南風中。氣動力測量裝置放在中間車上，使用的是成對的垂直稱重傳感器，這些稱重傳感器對稱放置在每個車輪下方的軌道隔離部件上。但是，當列車在大風環境下運行時，目前尚沒有直接的方法來測試大風引起的氣動力和力矩。為了實時捕捉氣動力和力矩，表面壓力積分法最為常用，該方法可以直接獲得列車表面的壓力，并確保脈動力的準確性。即將壓力測點布置在列車表面上，一個測點代表相應的區域。每個區域的力可以通過該區域上的壓力積分獲得，而總力則可以通過矢量和獲得。力矩是力臂與每個區域中相應力的乘積，而總力矩是通過矢量和獲得的。每個壓力測點區域中的壓力積分方法如下所示：

F＝∫∫Pdxdy (1)

M＝∫∫PLdxdy (2)

F表示氣動力，M表示氣動力矩，P代表每個壓力測點的壓力值，L表示從壓力測點到力矩作用點的距離，dxdy表示每一個壓力測點的積分面積。

如前所述，盡管壓力積分方法已經在某些實驗中被使用了，但是這種間接測量方式的結果與實際結果有多大的差異，以及何種測點布置方式才能最大程度上反應真實的氣動力和力矩，如果能夠提供一種可靠的列車測力點模型，使得采用該模型布置測力裝置而得到氣動力的值準確度高。則極大的解決了上述問題。

因此，如何提供一種測量風環境下列車氣動力的測點模型建立方法，能夠建立標準化的測量列車車身氣動力測力點模型，使得再對列車車身進行測力點分析時得到相較現有技術更為準確的氣動力預測結果，是本領域技術人員亟待解決的技術問題。

發明內容