“十一五”国家科技支撑计划(2009BAG12A01-C12) 作品数:7 被引量:92 H指数:5 相关作者: 张继业 刘加利 张卫华 卢勇 于梦阁 更多>> 相关机构: 西南交通大学 更多>> 发文基金: “十一五”国家科技支撑计划 国家自然科学基金 铁道部科技研究开发计划 更多>> 相关领域: 交通运输工程 机械工程 理学 自动化与计算机技术 更多>>
高速列车车头的气动噪声数值分析 被引量:54 2011年 随着列车运行速度的提高,列车气动噪声变得越来越明显,降低气动噪声已成为控制高速列车噪声的关键之一。本文对高速列车车头气动噪声进行数值分析。首先,建立高速列车三维绕流流场的数学物理模型,分别利用标准k-ε湍流模型和大涡模拟计算高速列车的外部稳态和瞬态流场。然后,基于稳态流场,利用宽频带噪声源模型计算高速列车车身表面气动噪声源;基于瞬态流场,分析车身表面脉动压力的时域及频域特性;利用Lighthill声学比拟理论,计算高速列车远场气动噪声,分析远场气动噪声的时域及频域特性。本文对研究和控制高速列车气动噪声具有一定意义。 刘加利 张继业 张卫华关键词:高速列车 气动噪声 大涡模拟 随机风作用下高速列车非定常气动载荷的计算方法 被引量:5 2013年 基于Cooper理论和谐波叠加法计算随车移动点的脉动风速,分析不同风向角下脉动风速的功率谱密度特性。在横风下高速列车非定常气动载荷计算方法的基础上,建立了侧风下高速列车非定常气动载荷的计算方法,并用此方法分析了侧向随机风作用下非定常气动载荷的统计特性,给出了各气动载荷的峰值因子。研究表明,当风向角接近90°时,无量纲功率谱会往高频移动,风向角对脉动风速的影响较小;在各个风向角下,气动载荷的标准差与平均值的比值仅依赖于侧偏角,侧力与侧滚力矩的峰值因子相同,摇头力矩与点头力矩的峰值因子相同。 于梦阁 张继业 张卫华关键词:脉动风速 功率谱密度 风向角 高速列车流线型头部多目标气动优化设计 被引量:11 2013年 为改善高速列车的气动性能,建立高速列车流线型头型多目标气动优化设计流程,以气动阻力和偶极子噪声源为优化目标,对高速列车流线型头型进行减阻降噪的多目标优化设计.建立高速列车流线型头型的三维参数化模型,并提取出5个优化设计变量,实现高速列车流线型头型的自动变形.采用批处理命令和脚本文件实现高速列车空气动力学计算网格的自动划分及高速列车绕流流场的自动计算.利用多目标遗传算法NSGA-II对优化设计变量进行更新,实现高速列车流线型头型的多目标自动寻优设计.通过研究优化目标与优化变量之间的相关性,得到影响优化目标的关键优化设计变量,进一步分析得到关键优化设计变量与优化目标之间的非线性关系.通过与原始流线型列车气动性能对比发现,优化后的流线型头型最大可使高速列车的气动阻力降低4.54%,使高速列车的偶极子噪声源减少4.95dB. 刘加利 李明高 张继业 张卫华 李明关键词:多目标 气动优化 遗传算法 高速列车 气动阻力 基于格子Boltzmann方法的微气体流动速度滑移边界条件的检验 被引量:8 2013年 为研究微气体流动的速度滑移边界条件,建立适用于滑移区和过渡区的微气体流动的格子Boltzmann模型,从气体动理学理论及Knudsen层效应出发推导了Knudsen数与无量纲松弛时间的关系,基于Succi的边界处理方法和广义二阶速度滑移边界条件推导出壁面滑移速度和反弹比例系数的计算公式,并以微尺度Poiseuille流动为例,对七类速度滑移边界条件进行研究。计算结果表明,在各个速度滑移模型下,中心线上的无量纲速度的偏差小于边界上的无量纲滑移速度的偏差。Guo模型、Hisa模型、Zhang模型表现较好,其次是Hadjiconstantinou模型,而Cercignani模型、Schamberg模型、Deissler模型的表现较差。 刘加利 张继业 张卫华关键词:格子BOLTZMANN模型 真空管道高速列车气动噪声源特性分析 被引量:7 2013年 为研究真空管道中高速列车的气动噪声源特性,建立低压环境下真空管道高速列车空气动力学计算的流体模型、数学模型和数值模型,以及高速列车偶极子噪声源和四极子噪声源的计算模型,研究管道压力、列车速度和阻塞比对真空管道高速列车偶极子噪声源和四极子噪声源的影响。计算结果表明,在低压(10^3~10^4Pa)环境下,真空管道中的空气流动可以采用连续介质模型描述。高速列车偶极子噪声源和四极子噪声源均与车速的对数成线性关系,当车速为600km/h时,四极子噪声源较小,偶极子噪声源占据主导地位,随着列车速度的提高,四极子噪声源变得明显,并占据主导地位。降低管道压力和阻塞比可以有效减小高速列车气动噪声源的强度。 刘加利 张继业 张卫华关键词:真空管道 阻塞比 列车速度 微尺度下气体在过渡区内流动的格子Boltzmann模拟 被引量:1 2013年 为研究微尺度下气体在过渡区内的流动特性,基于气体动理学及Knudsen层效应理论,推导了Knudsen数与无量纲松弛时间的关系;应用Succi的边界处理方法和广义二阶滑移边界条件,推导了壁面滑移速度和反弹比例系数的计算公式,建立了适用于过渡区微尺度气体流动的格子Boltzmann模型,并应用该模型对过渡区内微尺度Poiseuille流动进行模拟.结果表明,当稀薄参数取1.64时,计算得到的无量纲速度剖面在整个过渡区与Karniadakis给出的无量纲速度剖面吻合较好,无量纲速度分布在过渡区基本上保持为抛物线形状,边界上的无量纲滑移速度随着Knudsen数的增加而增大,中心线上的无量纲速度随着Knudsen数的增加而减小. 刘加利 张继业 张卫华关键词:格子BOLTZMANN模型 过渡区 高速列车车内低频气动噪声预测 被引量:8 2013年 为研究气动载荷下高速列车的车内低频噪声,建立高速列车空气动力学模型,采用大涡模拟(Large Eddy Simulation,LES)法计算中间车的表面脉动压力.将脉动压力加载到高速列车的有限元模型上,通过瞬态分析得到车体的振动位移响应;将位移响应作为边界条件,采用边界元法(Boundary Element Method,BEM)分析车内噪声.结果表明:车窗振动位移最大,车顶和车底次之;中间车车厢的两端声压比中部大;在低频范围内,车厢内声压呈强弱交替分布,声场强弱界限较明显,且随着频率的增大,沿车体纵向和横向干涉条纹增多;车内低频气动噪声随速度二次方的增大而增加. 卢勇 张继业 刘加利关键词:空气动力学 大涡模拟 气动载荷 瞬态分析 边界元法