真空交通系统活塞风的气动特性与变化规律

发布时间：2020-04-17 08:24

【摘要】：本文基于计算流体力学方法,采用二维、三维数值计算模型以及动网格技术对真空管道交通系统活塞风的气动特性和变化规律进行了数值计算,分析了活塞风在真空管道内的运动规律,研究了不同阻塞比、真空度、行车速度等作用条件对活塞风的影响,为进一步的真空管道交通系统工程应用提供参考。首先,论文系统地介绍了活塞风的基本特性,对活塞风的增压效能和环隙流场的流动进行了描述;针对真空管道交通系统的特性选择了合适的基本控制方程和湍流模型;对真空管道交通系统的计算模型在数值仿真计算时的动网格设置与网格划分做了详细的介绍与分析。随后,论文通过对真空管道交通系统的二维模型进行数值仿真,分析了真空管道活塞风的运动规律。分析表明当列车在管道中运行时,列车前方的空气会被列车挤压,空气的密度变大,压强升高;部分空气会从列车前方通过环隙被挤压至列车后方;列车后方的空气会膨胀,空气的密度减小,压强降低。空气压缩就会产生压缩波,空气膨胀就会产生膨胀波,它们会沿着管道进行传播,同时对列车的气动阻力产生作用。接着,论文对真空管道交通系统二维模型活塞风的变化规律进行了分析。分析表明,列车阻塞比增大,会导致列车前后的流量差增大,进而导致列车的气动阻力上升,同时列车的阻塞比越大,马赫波的能量越大;而列车压强增大,也会导致列车前后的流量差增大,进而导致列车的气动阻力上升,同时列车的压强越大,马赫波的能量越大;而列车速度增大,列车前后的流量差也会增大,进而导致列车的气动阻力上升,但随着列车速度的提升,列车气动阻力的上升趋势会变缓。最后,论文通过对真空管道交通系统三维模型进行数值仿真,对二维模型的仿真结果进行了分析验证。分析表明当列车在管道中运行时,的确会产生膨胀波与压缩波,两者会对列车的气动阻力产生影响,但三维模型的马赫波能量明显要比二维模型时小,对列车气动阻力的影响也更小。而阻塞比、压强、速度的变化的确也会导致活塞风的运动发生变化,从而对列车气动阻力产生影响,但三维模型的阻力值相比于二维模型整体下降,且速度要达到更高的440 m/s,列车气动阻力的上升才会变缓。
【图文】：

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图 1.2 美国 ET3.com 公司的真空管道磁悬浮系统9 年，美国的工程师 Daryl Oster 在经过多年的研究与设计之后获系统的发明专利，这是世界上第一个真空管道交通系统的发明空管道运输系统被世界科学技术发明史正式记录。同年，Dary
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U171;TB711

【参考文献】