[發(fā)明專(zhuān)利]一種高寒高海拔環(huán)境隧道氣動(dòng)效應(yīng)動(dòng)模型試驗(yàn)系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011076823.4
• 申請(qǐng)日: 2020-10-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112146902B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 史憲明;吳劍;萬(wàn)曉燕;杜云超;劉志強(qiáng);鄭波;郭瑞;歐小強(qiáng);陳鵬;劉凱;許召?gòu)?qiáng);朱建林
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中鐵西南科學(xué)研究院有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01M17/08
• 分類(lèi)號(hào): G01M17/08;G01M9/08;G01M9/06
• 代理公司: 成都行之專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 51220
• 代理人: 張超

本發(fā)明公開(kāi)了一種高寒高海拔環(huán)境隧道氣動(dòng)效應(yīng)動(dòng)模型試驗(yàn)系統(tǒng)及方法，涉及隧道空氣動(dòng)力學(xué)動(dòng)模型試驗(yàn)領(lǐng)域，其技術(shù)要點(diǎn)包括：在模型試驗(yàn)臺(tái)，兩端設(shè)置第一保溫壓力倉(cāng)和第二保溫壓力倉(cāng)與隧道模型組成一個(gè)密閉系統(tǒng)，列車(chē)模型位于導(dǎo)軌上，通過(guò)高壓氣體進(jìn)入空氣炮的炮管中，推動(dòng)加速活塞帶動(dòng)整個(gè)運(yùn)動(dòng)部件加速向前，從而實(shí)現(xiàn)列車(chē)模型的加速，在兩側(cè)分別調(diào)節(jié)不同的溫度氣壓，用于模擬在高寒高海拔隧道設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)的過(guò)程，并記錄相應(yīng)的空氣動(dòng)力學(xué)參數(shù)為實(shí)際工程的開(kāi)展提供實(shí)驗(yàn)支撐，利用本發(fā)明的高寒地區(qū)的列車(chē)運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)模型模擬系統(tǒng)及試驗(yàn)方法，可以開(kāi)展高寒高海拔地區(qū)的高速列車(chē)隧道空氣動(dòng)力學(xué)動(dòng)模型試驗(yàn)研究。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及隧道空氣動(dòng)力學(xué)動(dòng)模型試驗(yàn)領(lǐng)域，具體涉及一種高寒高海拔環(huán)境隧道氣動(dòng)效應(yīng)動(dòng)模型試驗(yàn)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

目前國(guó)內(nèi)外研究高速列車(chē)隧道空氣動(dòng)力學(xué)的方法主要有理論分析、數(shù)值模擬、實(shí)車(chē)試驗(yàn)和動(dòng)模型試驗(yàn)。理論分析和數(shù)值模擬的結(jié)果需要實(shí)車(chē)試驗(yàn)或動(dòng)模型試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證。要進(jìn)行高速立車(chē)的實(shí)車(chē)試驗(yàn)，需要鐵路主管部門(mén)、車(chē)輛廠和研究機(jī)構(gòu)等多方協(xié)調(diào)組織，耗費(fèi)較大的人力物力，并且要進(jìn)行較長(zhǎng)的時(shí)間。因此，動(dòng)模型試驗(yàn)是研究高速列車(chē)隧道空氣動(dòng)力學(xué)的效率與準(zhǔn)確性兼?zhèn)涞姆椒ǎ粡V大研究人員所重視，并廣泛使用。

發(fā)明內(nèi)容

現(xiàn)有的動(dòng)模型試驗(yàn)臺(tái)僅能進(jìn)行高速列車(chē)在常溫常壓和平直軌道上的試驗(yàn)研究。隨著我國(guó)西部高寒高海拔地區(qū)高速鐵路假設(shè)的推進(jìn)，在實(shí)際設(shè)計(jì)和施工中遇到了很多有關(guān)高寒、高海拔和帶坡度隧道的空氣動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。目前大部分這類(lèi)問(wèn)題僅通過(guò)理論計(jì)算和數(shù)值模擬來(lái)解決，且尚未見(jiàn)在高寒高海拔地區(qū)開(kāi)展實(shí)車(chē)試驗(yàn)。因此，開(kāi)展用于高速列車(chē)動(dòng)模型平臺(tái)的高寒高海拔環(huán)境模擬系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用具有現(xiàn)實(shí)需求的緊迫性。

本發(fā)明目的在于提供一種高寒高海拔環(huán)境隧道氣動(dòng)效應(yīng)動(dòng)模型試驗(yàn)系統(tǒng)，通過(guò)在模型試驗(yàn)臺(tái)，兩端設(shè)置第一保溫壓力倉(cāng)和第二保溫壓力倉(cāng)與隧道模型組成一個(gè)密閉系統(tǒng)，在兩側(cè)分別調(diào)節(jié)不同的溫度氣壓，用于模擬和研究列車(chē)通過(guò)高寒高海拔隧道時(shí)的空氣動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象。本發(fā)明為高寒高海拔隧道空氣動(dòng)力學(xué)的理論分析和數(shù)值模擬提供試驗(yàn)印證，在今后高寒高海拔地區(qū)隧道空氣動(dòng)力學(xué)研究中具有廣闊的應(yīng)用前景。

本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種高寒高海拔環(huán)境隧道氣動(dòng)效應(yīng)動(dòng)模型試驗(yàn)系統(tǒng)，包括列車(chē)模型、隧道模型、保溫壓力倉(cāng)、制冷系統(tǒng)、壓力控制系統(tǒng)和模型試驗(yàn)臺(tái)；所述模型試驗(yàn)臺(tái)上表面固定安裝有軌道，所述隧道模型覆蓋安裝于軌道上方，所述隧道模型兩側(cè)開(kāi)設(shè)有進(jìn)口和出口，所述模型試驗(yàn)臺(tái)連接有空氣炮，所述模型試驗(yàn)臺(tái)加裝鋼板和肋板，形成一個(gè)支撐面，所述空氣炮驅(qū)動(dòng)列車(chē)模型沿軌道駛?cè)胨淼滥Ｐ椭校凰霰貕毫}(cāng)包括第一保溫壓力倉(cāng)和第二保溫壓力倉(cāng)，其分別覆蓋安裝于模型試驗(yàn)臺(tái)上隧道模型兩側(cè)的進(jìn)口和出口，且所述第一保溫壓力倉(cāng)和第二保溫壓力倉(cāng)與模型試驗(yàn)臺(tái)的接觸部位密封，并與隧道模型的出口和進(jìn)口接觸部位密封連接，所述第一保溫壓力倉(cāng)、第二保溫壓力倉(cāng)和隧道模型共同形成一個(gè)密閉的腔室；所述保溫壓力倉(cāng)設(shè)有制冷倉(cāng)，所述制冷倉(cāng)用于安裝制冷系統(tǒng)，通過(guò)調(diào)節(jié)腔室溫度來(lái)模擬寒冷環(huán)境；所述保溫壓力倉(cāng)安裝有壓力控制系統(tǒng)，用以模擬高海拔低壓環(huán)境；其中，分別調(diào)節(jié)第一保溫壓力倉(cāng)與第二保溫壓力倉(cāng)的氣壓和溫度，對(duì)駛?cè)胨淼滥Ｐ偷牧熊?chē)模型行駛的各項(xiàng)數(shù)據(jù)采集，并分析數(shù)據(jù)。

于本方案中，兩端設(shè)置第一保溫壓力倉(cāng)和第二保溫壓力倉(cāng)與隧道模型組成一個(gè)密閉系統(tǒng)，在兩側(cè)分別調(diào)節(jié)不同的溫度氣壓，用于模擬和研究列車(chē)通過(guò)高寒高海拔隧道時(shí)的空氣動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象。本裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于實(shí)驗(yàn)人員開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，需要說(shuō)明的是第一保溫壓力倉(cāng)和第二保溫壓力倉(cāng)對(duì)稱(chēng)設(shè)置，且對(duì)于其他的制冷系統(tǒng)與壓力控制系統(tǒng)都對(duì)應(yīng)配設(shè)，需要提及的是所述保溫壓力倉(cāng)的高度和寬度不小于列車(chē)模型寬度的12倍。