洪水顺流作用下行驶车辆稳定性的模型试验研究

发布时间：2021-01-14 08:40

　　对洪水中部分淹没状态下的行驶车辆进行受力分析,基于河流动力学中泥沙起动原理,推导出行驶车辆失稳时的临界车速公式;采用模型试验测得在不同水流条件下的临界车速,并率定公式中相关参数;利用模型相似关系及公式分别估算汽车在不同水流条件下的临界车速;最后用公式模拟出行驶车辆失稳临界曲线。研究结果表明:达到同一临界车速状况下,水深较小时流速较大;同一流速下,临界车速随水深的增大而增大;同一水深下,临界车速随流速的增大而增大;临界车速与流速的比值随水深增大而增大。 

【文章来源】：武汉大学学报(工学版). 2020,53(02)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

部分淹没状态下行驶汽车受力分析

试验采用水流推动汽车尾部的方式模拟汽车失稳。在模型小车前端引细线，通过功率一定的电机牵引来模拟真实车辆的行驶过程，如图2(b）所示。试验时通过控制阀门和尾门的开度来改变水流流速及水深，用水位测针测量试验区域内首、中、尾部3个断面水面水位和水槽底部高程，每处水位值读取3次，取平均值；用这3处水深的平均值作为试验水深计算断面平均流速。通过电机调速器来改变和记录小车移动速度，观察在车速稳定后，牵引小车的绳子是否松弛来判别模型小车是否达到临界失稳状态。水流条件一定时，调整汽车行进速度，记录绳子拉紧时的最小汽车速度作为失稳临界车速，并记录对应的水流流速和水深。由于普通实验室长水槽难以得到重复性良好的非恒定流过程，且非恒定流条件下车辆的失稳临界状态较难判别，因而试验中仅研究了恒定流条件下运动车辆的失稳临界条件。测量模型小车漂浮水深以及排水体积与水深的变化关系。漂浮水深是在模型车静止时任一轮胎离开地面时的水深。在长37.8 cm、宽24.9 cm、高31.0 cm的矩形水箱中进行测量。将水箱静置于地面，使用水位测针测出底面高程，从加入小车后水深为14.4 mm时开始，每次用量筒取250 mL水加入水槽，并记录加水后的水位值，至小车漂浮时记录下最后一次水位值。在不断加水的过程中模型车后轮先出现漂浮，在模型车不漂浮的情况下得到6组在不同水深下的排水体积数据。

试验选用国内比较典型的越野车Audi Q7作为汽车模型，模型设计成正态，几何比尺λ=14，如图3所示。为尽可能准确模拟真实情况，使模型小车内部填满轻质防水塑料泡沫，汽车原型与模型参数如表1所示。通过在水槽底部抹上一层水泥，来满足原型和模型之间的摩擦系数相似的条件。试验测得模型车在湿润水槽底面的滑动摩擦系数为0.656，在参考值0.25～0.75（湿润）范围之间[14,15]。试验中模型与原型车辆满足几何相似要求，假设长度比尺为λL、宽度比尺为λW、高度比尺为λH、流速比尺为λU、水深比尺为λh、动力比尺为λF，则有

【参考文献】：
期刊论文
[1]交通拥堵、空间外溢与人口城市化[J]. 姜竹青,刘建江,韩峰.  财经论丛. 2019(05)
[2]洪水中人体稳定性条件的理论分析及试验研究[J]. 夏军强,古安川,舒彩文,果鹏.  灾害学. 2014(02)
[3]轮胎的摩擦与粘弹性[J]. 芥川惠造,王秀霞.  轮胎工业. 1998(05)

硕士论文
[1]水流作用下块体受力试验研究[D]. 庞启秀.河海大学 2005



本文编号：2976588