真空管道交通系统高速运行时的气动特性和能耗分析

发布时间：2020-05-19 19:04

【摘要】：随着社会的发展和科技的进步,人们对速度和环保的要求也日益提高,作为主要出行方式的陆地交通系统已逐渐无法满足人们的需求,而真空管道交通系统可以很好的满足人们对高速和环保的要求。目前国内外对真空管道交通系统的研究还主要停留在中低速的条件下,对跨音速、超音速条件下的列车气动特性以及能耗都很少涉及,而在可预期的未来,胶囊车必将以跨音速、超音速的运行车速行驶在其运行管道中,所以对超高速条件下的列车气动特性以及能耗的研究势在必行。本论文从胶囊车的环境压力、运行车速、阻塞比、车头车尾形状以及添加车载抽吸系统等参数入手,采用有限体积法,根据胶囊车在真空管道内的运行机理,建立起了胶囊车的二维以及三维模型,从而对胶囊车运行时的气动特性和能耗进行仿真分析,结果表明:(1)胶囊车在运行时受到的总阻力随着胶囊车行驶管道内空气压力的增加而增加;(2)胶囊车在运行时受到的总阻力随着胶囊车运行车速的提高不断增加;(3)胶囊车头部为椭圆形、尾部为圆形时,胶囊车运行时的前后压差阻力最小,其减阻效果最明显;(4)提高胶囊车的运行车速、在胶囊车前后添加车载抽吸系统,可以有效控制KANTROWITZ极限现象;(5)随着胶囊车运行车速的提高,胶囊车运行时总的能耗是下降的;(6)在胶囊车前后添加车载抽吸系统的方案不仅可以减小胶囊车运行时所受到的总阻力,而且可以后效降低胶囊车在运行时所消耗的能量。
【图文】：

及运行条件的限制，使得它们难以逾越超音速这一障碍，这也是当前世待解决的重要难题。在进行长途出行的时候，人们通常会选用的交通方或者飞机，但它们自身都有其难以克服的弊端。火车作为地面交通工具到气动阻力的严重制约，其运行速度受到了严重的制约，从而导致它在的地面环境下运行时难以逾越 400km/h 的速度警戒线。与此同时，石油缺、节能减排政策的不断提出与实施导致乘坐飞机出行成为了一般人难奢侈品，并且机场的选址往往都选择远离市区的郊区，虽然飞机的速度但往返于出发地点与机场和机场与目的地之间的超长距离都浪费了人们贵时间，给人们的出行带来了诸多不便。因此，，人们希望可以找到一种，结合火车的方便与飞机的高速，寻找一种低气动阻力、高速度的地面，在保证较高的行驶速度的前提下使得人们的出行像地面交通工具那样捷。而目前可设想的唯一途径就是改变地面交通工具所处的环境压力条面或者地下建设一些具有一定真空度的管道，创造类似飞机运行时的低而在其中运行的列车其运行时的车速预计高达 800 至 1 000km/h, 甚至达速度[1]。

工程硕士学位论文Evacuated Tube Transportation，简称 ETT[4~7]。真空管道交通系统的基本设想泵将密闭的管道抽成具有一定真空度的环境，并将磁悬浮系统放置其中脱了轮轨间机械阻力的束缚，并且真空中的气动阻力大大降低，同时避气候条件的影响，在真空管道中磁悬浮列车可以在超音速状态下运行[8]
【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

【参考文献】

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1 马家庆;周大进;赵立峰;梁纲;张勇;赵勇;;真空管道HTS磁浮系统中振动耗能法电磁制动分析[J];真空科学与技术学报;2015年02期

2 汤兆平;孙剑萍;吴灵波;;真空管道运输系统的空气动力学分析及优化设计[J];机床与液压;2014年21期

3 周艳;刘海龙;刘英杰;段瑞响;李庆领;;真空管道交通系统超音速状态下熵层的研究[J];真空科学与技术学报;2014年08期

4 刘加利;张继业;张卫华;;真空管道高速列车气动噪声源特性分析[J];真空科学与技术学报;2013年10期

5 贾文广;董晨光;周艳;段瑞响;李庆领;;基于阻塞比的真空管道交通系统热压耦合研究[J];工程热物理学报;2013年09期

6 王英学;高波;杨奎;张兆杰;;隧道阻塞比对列车进入隧道产生的气动效应的影响[J];实验流体力学;2006年04期

7 张耀平;于晓东;;真空管道运输安全问题成因分析[J];交通运输工程与信息学报;2006年03期

8 沈清基;;可再生能源与城市可持续发展[J];城市规划;2006年07期

9 舒信伟;谷传纲;梁习锋;王彤;杨波;;具有流线型头部的高速磁浮列车气动性能数值模拟[J];上海交通大学学报;2006年06期

10 张耀平;;真空管道运输——真空产业发展的新机遇[J];真空;2006年02期

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1 周晓;真空管道运输高速列车空气阻力数值仿真[D];西南交通大学;2008年

本文编号：2671337