风速对高速列车气动力的影响研究

高速列车在大风环境下运行时,要受到气动力的作用,气动力要随着风速的变化而变化.当高速列车在劲风10m/s时的环境下运行时,头车所受的横向力最大,最大值为100kN,尾车所受的横向力为负值-50kN,中间车所受的升力最大,最大值为65kN,头车的升力最小,为20kN.随着风速变大,列车的横向力也在变大,当高速列车在狂风25m/s的环境下运行时,列车所受的横向力最大为350kN,其中头车受风速影响最大,此时,列车所受的升力最大为215kN.     

大风对高速列车安全性的影响研究

为研究不同阵风对高速列车运行安全的影响,对高速列车侧向施加Chinese hat自然风、阶跃阵风和13.8m/s的横风,SIMPACK仿真用于评估不同阵风条件下列车安全运行指标的变化。结果表明,大风影响列车的安全运行。列车在无风屏障的线路上行驶时,和阶跃阵风相比,在自然风环境中列车的脱轨系数增大26%,轮轴横向力增大64%,轮重减载率增大24%,轮轨垂向力增大14%;比横风环境下分别增大83%,39%,78%,31%。风屏障对横风有阻挡作用,能提高列车运行安全性。     

风屏障开孔率对高速列车气动力的影响

高速列车的发展离不开列车空气动力学的研究,列车经过风屏障时,列车的气动力会发生变化,而风屏障的开孔率影响列车运行的安全性.本文研究结果表明风屏障可以有限减少列车所受的气动力,随着风屏障开孔率的增加,升力线性变大.风屏障没有开孔时升力最小为60kN,开孔率30%,升力为180kN,横向力明显变大,开孔率60%时,升力最大为330kN,开孔率增大一倍,升力却增加83%.风屏障没有开孔时横向力最小为70kN,开孔率30%,横向力为600kN,横向力明显变大,开孔率60%时,横向力最大为1000kN,开孔率增大一倍,升力却增加67%.     

运行速度对列车气动力的影响研究

高速列车运行速度对气动力影响较大.当高速列车运行速度为200km/h时,列车的横向力最小,车速不断变大,列车所受的横向力也在不断增加,安全性降低,当车速达到350km/h时,列车所受的横向力最大为180kN.在相同车速下,头车的横向力最多比尾车大183%,同一列车,头车和尾车的横向力相差较大,列车的升力和车速没有线性关系.中间车的升力最大,并且随着风速的增大而增大,尾车的升力最小,受风速影响不大,相同风速下,中间车的升力最多比尾车多900%,同一列车,中间车和尾车升力相差较大.     

自然侧风作用下汽车空气动力学数值模拟研究

在传统汽车风洞数值模拟的基础上引入侧风阵风模型,对阶背式MIRA模型在自然侧风下的风阻、压力场、外流场等表现进行了数值模拟仿真研究。研究结果表明,随着侧风风速的增加,车身表面逐渐产生较大的压力分布变化,且尾部附着涡系逐渐变复杂,均匀流起始位置逐渐向后移动,为侧风工况下的车身表面及结构优化提供了参考。     

侧风对螺旋桨气动特性影响的数值模拟

为了研究侧风对螺旋桨气动性能的影响,基于滑移网格技术, 使用CFD软件求解非定常不可压流动的N-S方程和S-A湍流模型,数值模拟不同侧风倾角下螺旋桨的气动特性.数值计算结果表明:在侧风条件下,螺旋桨的瞬时气动力,包括拉力、侧向力和扭矩,在旋转一周的过程中呈现周期性非定常变化,并且这种周期性变化随侧风倾角的增大更加明显.将一个周期内的瞬时气动力时均化处理得到时均气动力,时均的拉力、侧向力、扭矩以及效率均随倾角的增大而增大,由于拉力的增加幅度大于扭矩的增加幅度,螺旋桨时均效率从0°倾角的54.3%增加到30°倾角的64.3%.通过分析桨叶表面压力分布得出,螺旋桨桨叶迎风面和背风面的共同作用导致螺旋桨气动力的非定常变化,在螺旋桨旋转过程中,迎风面压力增大和背风面吸力增大导致气动力增大,迎风面压力减小和背风面吸力减小导致气动力减小.     

气力式油菜精量排种器试验

为探讨气力式油菜精量排种器的性能参数的最佳匹配,以排种器的合格指数、重播指数、漏播指数、种子破碎率为评价指标,对排种盘转速、种子带速度、正压区以及负压区相对压力进行了单因素和正交试验.单因素试验表明:种子破碎率为零,排种盘转速、正压区压强、负压区压强三因素对合格指数、重播指数、漏播指数3项试验指标有显著影响.正交试验表明:正压区相对压力为440 Pa,负压区相对压力为-834 Pa,排种盘转速为15 r/min,排种效果最好,合格指数可达94.2%,重播指数和漏播指数均小于3.0%.     

气力式油菜精量排种器试

为探讨气力式油菜精量排种器的性能参数的最佳匹配,以排种器的合格指数、重播指数、漏播指数、种子破碎率为评价指标,对排种盘转速、种子带速度、正压区以及负压区相对压力进行了单因素和正交试验。单因素试验表明：种子破碎率为零,排种盘转速、正压区压强、负压区压强三因素对合格指数、重播指数、漏播指数3项试验指标有显著影响。正交试验表明：正压区相对压力为440Pa,负压区相对压力为-834Pa,排种盘转速为15r/min,排种效果最好,合格指数可达94.2%,重播指数和漏播指数均小于     

不同负压给水对小白菜生长及土壤水分的影响

为筛选出南方冬季蔬菜小白菜(brassica)主动式供水灌溉(负压灌溉)最适宜的土壤水分条件,采用盆栽试验,研究了南方地区2种典型蔬菜土壤—红菜园土和潮菜园土,3个不同负压给水(-5.0、-7.5、-10.0 k Pa)对土壤含水率、小白菜生长情况、耗水特性及其水分利用效率等的影响。结果表明,红菜园土种植冬季小白菜,最适宜的负压灌溉值为-10.0 k Pa,土壤质量含水率为18.7%,潮菜园土最适宜的负压灌溉值为-5.0 k Pa,土壤质量含水率为25.3%。     

油菜小麦兼用型气力式精量排种器

长江流域油菜与小麦播种期相邻,为提高播种机具的利用率,设计了一种油菜小麦兼用型气力式精量排种器,提出了一种小麦排种盘内表面嵌入导种条以提高充种率的新型结构。确定了该排种器的工作原理及其主要结构与性能参数,试验研究了排种性能指标与排种盘转速、吸种区负压、投种区正压的关系。试验结果表明:该排种器能满足油菜和小麦兼用排种的功能;在小麦排种盘内表面嵌入导种条可使平均合格指数相对提高27.31%,平均漏播指数相对降低25.86%;当排种器转速、吸种区负压、投种区正压分别为18 r/min、-2 200 Pa、400 Pa时,油菜精量播种合格指数为90.02%,漏播指数为2.59%;当排种器转速、吸种区负压分别为15 r/min、-2 300 Pa时,小麦精量播种合格指数为90.62%,漏播指数为2.96%。田间试验表明:该排种器播种精度高,可满足油菜和小麦种植农艺要求。     

牵引列车风动阻力的分析和优化

为了优化牵引列车的风动阻力系数,研究了挂车尾部扰流板、侧裙板等减阻附件及驾驶室与货箱连接间隙调整对阻力系数降低的作用,并考虑了无风条件下实际行驶过程中地面与车体相对运动和车轮受压形状改变对阻力的影响。运用CFD分析软件与风洞试验、滑行试验,在不同减阻附件安装情况下,分析了T7H牵引列车的车身绕流特性与阻力系数的变化。研究结果表明:主车和挂车连接处、尾部及底盘减阻附件的安装可以减弱货箱前部气流分离和尾部涡量,从而降低牵引列车阻力系数。在100 km/h速度下,安装减阻附件后的牵引列车阻力系数最高可降低20.2%,最小值可达到0.486。     

基于流场分析的低速电动汽车车身优化设计

为获得电动车车身的小风阻系数,对设计好的车身进行外流场模拟仿真,并对车身速度矢量图和车身压力云图进行分析,得到气动阻力与气动升力大的原因。通过增加连通前后车身的管道和扰流板的方法,对车身进行优化,并对优化后的车身进行数值模拟。通过对两次仿真分析结果进行对比,表明优化后车身的风阻系数降低了0.13,升力系数降低了0.02,得出该方法能有效改善本车的气动特性。优化后的车身能有效提高低速电动车的续航里程,为低速电动车车身设计提供一定的参考依据。     

气力滚筒式油菜精量集排器

设计了一种可实现一器多行的气力滚筒式油菜精量集排器,分析了气力滚筒式油菜精量集排器的工作原理,并确定了其结构组成和主要结构与运行参数。以集排器排种性能为主要评价指标,进行了集排器排种滚筒转速、正压区相对压力、负压区相对压力等运行参数的单因素试验与正交试验。台架试验结果表明：集排器种子破碎率小于0.5%;当排种滚筒转速为20 r/min、正压区相对压力为2200 Pa和负压区相对压力为-2200 Pa时,集排器单行合格指数可高达94.02%,漏播指数小于4.0%;集排器各行排量一致性变异系数为5.73%,总排量稳定性变异系数为1.21%。     

基于ANSYS的木薯茎秆静力学仿真研究

以木薯茎秆力学试验为基础,应用计算机仿真手段模拟分析了木薯茎秆在失效极限状态下的力学状况。使用万能试验机对木薯茎秆的主要力学成分(木质部、韧皮纤维)进行拉压试验,分别测定了木质部和韧皮纤维的多组弹性模量数据。研究表明:1韧皮纤维处的XY方向切应力在-0.002 195~-0.000 231Pa范围内,木质部处XY方向切应力在-0.000 231~0.000 014Pa范围内,XY方向最大切应力位于木质部与韧皮纤维交接处为-0.002 195Pa,XY方向最小切应力位于木质部为0.000 14Pa;YZ方向与XZ方向切应力呈现对称性,茎秆在YZ、XZ方向的切应力主要集中在-3.07E-10~-4.58E-11Pa范围内,YZ或XZ方向最大切应力-2.42E-9Pa,YZ或XZ方向最小切应力4.59E-11Pa。2模型横向受压时的XY、YZ、XZ方向切应力值分布呈现各自不同的规律,但都对称分布;XY方向切应力最大值为±1.746 49Pa,最小值为±0.194 054Pa;YZ方向切应力最大值为±0.4562Pa,最小值为±0.005 063Pa;XZ方向切应力最大值为±0.260 701Pa,最小值为±0.028 967Pa。     

基于CarSim的汽车主动防撞最优控制仿真与分析

汽车主动防撞控制技术有利于提高汽车的主动安全性,控制器根据安全车距和路况实时控制制动强度,优先保证汽车的安全性,并尽可能地保证驾驶舒适性.本文建立了CarSim仿真平台,基于主动防撞系统最优控制器,在低速和高速同向跟随行驶工况下对主动防撞系统最优控制器进行仿真.仿真结果表明,低速和高速同向跟随情况下,控制器主动防撞控制效果明显,自车减速适当,系统能够满足行车过程中自车与前方行车安全距离的要求,兼顾汽车的驾驶舒适性.     

基于Simpack-Abaqus的轮轨接触法向特性研究

以CRH3为研究对象,参照列车实际运行线路,利用Simpack软件建立高速列车多体动力学模型,研究各车轮垂向载荷变化趋势。利用Abaqus软件建立轮轨静力学模型,研究各轮在最大载荷时的接触法向特性。研究结果表明:同一侧车轮在转弯时,垂向载荷变化趋势不同,轮对1右轮,轮对2左轮,轮对3右轮,轮对4左轮垂向载荷增大,其余车轮减小。整个右转弯过程中各车轮最大载荷相同,最大载荷出现的时刻不一样,载荷最大时轮轨接触法向特性相同。     

锥形风场式防飘移装置雾滴沉积特性研究

喷雾机械在进行植保作业时雾滴飘移和沉降是影响作业效果的重要因素。为减少雾滴飘移和非靶标区域内的无效沉降,设计了一种锥形风场式防飘移装置,以锥风风速、侧风风速、喷雾压力为因素,通过三因素三水平室内雾滴飘移沉积试验,明晰锥形风场对雾滴沉积效果的影响规律。结果表明：3种因素对雾滴的沉积特性都有较为显著的影响,其影响由大到小依次为：锥风风速、侧风风速、喷雾压力。当侧风风速为2m/s时,有锥风作用的雾滴体积中径较无锥风平均降低了11.7%,雾滴覆盖率、沉积密度、沉积量分别提高了21.9%、26.7%、22.6%。响应曲面模型优化结果显示,当侧风风速2m/s、喷雾压力为0.34MPa、锥风风速为16.53m/s时,雾滴沉积量最优值为3.14μL/cm2。当侧风风速大于2m/s时,应该降低喷雾压力、增大锥风风速,从而保证较优的雾滴沉积量。试验验证结果与模型预测基本吻合。     

锤片式饲料粉碎机物料流道内的流场仿真分析

为解决新型锤片式粉碎机分离效率低、能耗高等问题,采用SolidWorks对其粉碎室、分离装置及回料管进行三维建模,并使用Fluent进行流场分析计算,最后使用MATLAB对粉碎机的出料量与回料管的负压值进行分析研究。结果表明:新型锤片式粉碎机的出料量与粉碎室的负压有关。粉碎室的负压分布集中在转轴和出料口下方110 mm处,并随径向方向逐渐降低,当回料管负压值为-100 Pa时,回料管内几乎没有回料;当回料管负压值升高时,回料管内物料浓度增加,分离装置出料口浓度降低甚至为0。通过MATLAB软件绘制分离装置出料量和回料管出口负压的拟合曲线并得到函数关系式并求得当回料管负压值为-595.5 Pa时分离装置出料量最大为11.3 kg/s,粉碎机的分离效率及能耗和流道内的流场有关。     

基于土壤吸力的主动式土壤水分平稳供应装置

【目的】测试新研发的作物主动式土壤水分平稳供应装置性能。【方法】设置了不同控压水平的土槽试验,测定和分析了该装置的控制负压能力和土壤湿润锋运移特性。【结果】(1)该装置可通过调整负压控制装置的数量和控压粗管内水柱高度将土壤负压控制在目标值附近,在-15 k Pa以内的控制压力下,负压变幅极小。(2)该装置供水条件下,土壤水分的横向运移要强于垂向运移,但土壤湿润范围随负压控制装置数量的增多而减小;土壤湿润锋横向推进距离与灌水历时呈很好的幂函数关系,且随着负压控制装置数量的增多,土壤水分横向运移速度变慢。【结论】该装置可以实现对水分的连续自动获取,有望用于作物灌溉之中。     

基于土壤吸力的主动式土壤水分平稳供应装置?

【目的】为了测试新研发的作物主动式土壤水分平稳供应装置性能。【方法】本文设置了不同控压水平的土槽试验,对该装置进行了控制负压能力和土壤湿润锋运移测定。【结果】（1）该装置可通过调整负压控制装置的数量和控压粗管内水柱高度将土壤负压控制在目标值附近,在-15 k Pa 以内的控制压力下,负压变幅极小。（2）该装置供水条件下,土壤水分的横向运移要强于垂向运移,但土壤湿润范围随负压控制装置数量的增多而减小;土壤湿润锋横向推进距离与灌水历时呈很好的幂函数关系,且随着负压控制装置数量的增多,土壤水分横向运移速度变慢。【结论】该装置可以实现对水分的连续自动获取,有望用于作物灌溉之中。