李健
- 作品数：7 被引量：27H指数：2
- 供职机构：中南大学交通运输工程学院轨道交通安全教育部重点实验室更多>>
- 发文基金：中央高校基本科研业务费专项资金国家自然科学基金更多>>
- 相关领域：交通运输工程机械工程理学更多>>
- 流线型长度对重联高速列车明线运行气动性能的影响
- 2023年
- 为了研究重联列车的空气动力学特征,首先,建立了3种不同头部流线型长度的列车模型,其中重联列车计算模型由2列3辆编组的列车连挂组成,非重联列车计算模型为6辆编组;其次,使用三维、定常、不可压缩N-S方程和RANS方法对列车明线匀速运行时的流场进行模拟计算,并验证网格无关性和算法准确性;最后,对比分析了重联区域的特殊结构对列车气动性能的影响。研究结果表明:在运行条件相同时,重联列车的阻力始终大于非重联列车的阻力,但随着列车运行速度增加,两者的阻力差异逐渐降低,当列车运行速度为350 km/h时,两者阻力相对误差为14.5%;增加车头流线型长度能显著降低列车气动阻力和升力,且对重联列车减阻效果更显著。流线型长度从6 m增加到12 m,重联列车与非重联列车气动阻力分别降低了15.9%和12.5%;重联列车头车和尾车的升力分别降低27.8%和43.7%,与非重联列车头、尾车升力降低幅度基本一致;流线型长度变化对重联列车各节车辆的气动力影响并不一致;随着流线型长度增加,重联区域前部相邻车辆的阻力增加,后方相邻车辆的阻力则逐渐减小。受自身结构对称性影响,重联区域前后两列列车表面压力变化梯度具有较高的一致性,仅数值上存在差异。
- 谢子豪武振锋李健李健
- 关键词：数值模拟列车空气动力学
- 高速列车多边形多胞吸能管耐撞性分析与优化被引量：11
- 2016年
- 为设计高速列车专用吸能结构,基于吸能薄壁管多角化和多胞化的设计原则,在传统四边形管基础上提出3种不同截面薄壁管,然后利用有限元分析软件LS-DYNA以初始峰值力、比吸能和压缩力效率为评价指标对这4种截面薄壁管轴向吸能性能进行对比分析。研究结果表明T4管具有较强的吸能性能,能够满足高速列车碰撞吸能的需求。为了进一步提升T4管的吸能性能,以内管边长和壁厚为设计变量,以比吸能和初始峰值力为优化函数,采用多目标粒子群优化算法对其进行多目标结构优化,得到pareto前沿解集。利用优化结果与原设计对比发现,在峰值力一定时优化前和优化后的比吸能仅相差了0.11%,这说明原方案中T5管的结构尺寸设计的较为合理。
- 邹翔高广军董海鹏李健谭善志陈榕森
- 关键词：高速列车吸能结构多目标优化
- 离散精细时程积分的自适应求积算法研究被引量：2
- 2014年
- 基于Hamilton体系下的精细时程积分方法,通过对载荷项进行离散,应用中值法使载荷项在时间步长内为常值,从而将非齐次动力方程转化为齐次动力方程,避免了矩阵的求逆运算;基于积分区间逐次半分的思想实现了任意时间步长的自适应求积。数值算例结果表明:在同等时间步长的非齐次系统中,精细时程积分的最大误差为中心差分法的2.8%,为Newmark法的2.2%,最大求解误差仅为0.029%。这充分说明了本文的离散精细时程积分的自适应求积算法具有很好的收敛性。
- 李健高广军张洁
- 关键词：动力学方程
- 高速列车转向架底部包覆板气动减阻效果研究
- 2024年
- 转向架的复杂机械结构及非流线化外形对高速列车气动性能产生不利影响,优化列车转向架底部流场结构,降低转向架的气动阻力占比,是进一步降低高速列车气动阻力的重要手段。为此,参考现有高速列车转向架结构设计2种转向架底部包覆板,并建立3种转向架包覆方案:方案一为带倾角包覆板+全包围裙板;方案二为平直包覆板+全包围裙板;方案三作为对照组未安装底部包覆板。基于k−ω方程湍流模型,探究不同包覆方案下高速列车气动阻力变化规律,对比分析3种方案对转向架及整车气动阻力、转向架舱内压力分布以及列车底部流动特性的影响,并通过全尺寸转向架风洞试验验证数值仿真的可靠性。研究结果表明:转向架包覆板有效减弱了气流对转向架零部件以及转向架舱后端板的冲击,使得转向架舱内压力分布更均匀,进而降低了转向架气动阻力;方案一和方案二分别使头车阻力系数降低17.3%和22.2%,整车阻力系数降低11.6%和12.9%;与方案二相比,方案一中包覆板两端的倾角能够引导气流进入转向架舱内部,加速舱内的流动循环,有利于牵引电机、轴盘等转向架零部件与外部空气的换热。研究结果可为进一步优化转向架包覆板设计方案、降低列车气动阻力提供参考。
- 李健李健周垚光谢子豪
- 关键词：高速列车转向架
- 高寒动车组槽型引流式结构的防积雪性能研究被引量：2
- 2023年
- 为了解决高寒动车组车载防转向架区域积雪难题,采用基于Realizable k−ε湍流模型的非定常雷诺时均方法(URANS)和离散相模型(DPM)研究槽型引流结构对高寒高速列车转向架区域风雪运动特性的影响。研究结果表明:高寒动车组安装槽型引流结构可促使车底剪切层提前分离,从而大幅度降低转向架区域内的风雪流向运动速度,并抑制转向架区域内风雪垂向速度的波动幅值,进而有效缓解转向架区域的积雪情况。相比于5.14°导流槽结构,10°导流槽结构明显改变了转向架入口位置的风雪流运动方向,进而有效降低了转向架下方风雪流的垂向分布范围,削弱了车底高速气流和高浓度雪粒对转向架发热部件迎风面的冲击作用;10°导流槽结构还显著抑制了风雪流在转向架中间区域和后端板位置的向上爬升运动,降低了转向架上方悬浮雪粒数量,进而减小了转向架上表面积雪分布;相比于原始高寒动车组,5.14°和10°槽型引流防积雪结构可使所有转向架积雪总质量分别降低19.6%和28.3%。
- 高广军刘操张琰张琰张琰王家斌
- 可恢复式液压吸能结构冲击特性研究
- 2023年
- 针对传统金属吸能结构在碰撞过程中触发阈值较高,不可重复利用的问题,提出一款自适应性很强的可恢复式液压吸能结构,在不同量级的碰撞速度下,均能有效耗散冲击动能。基于液压阻尼结构基本理论,建立节流小孔的阻尼特性数学模型,得到阻尼孔过流面积与冲击行程之间的函数关系。通过有限元仿真校核液压吸能结构的强度。落锤冲击试验与SPH流固耦合仿真试验的幅值误差仅为5.44%,验证了吸能结构有限元模型的可靠性。基于已验证的有限元模型,从撞击质量速度匹配、液压油黏度、不同阻尼孔径3个方面,研究该吸能结构动态冲击工况下的冲击特性。研究结果表明:随着冲击质量或冲击速度的增大,平均撞击力也增大,冲击质量4 t对应的平均撞击力比0.5 t增加277%,冲击速度10 m/s对应的平均撞击力比3 m/s增加260%,并都能产生较为稳定的平台力;随着液压油黏度的升高,不同黏度对应的平均撞击力增大幅度为10.4%,但与黏度的增大幅度112.5%相比则相对较小;随着阻尼孔径的减小,其平均撞击力越大,但峰值力也会随之变大。相同冲击条件下,孔径为25 mm对应的峰值力比阻尼孔径为75mm对应的峰值力增加101.7%。液压吸能结构拥有良好的质量速度匹配特性,能够产生稳定的平台力,并在冲击结束后可有序稳定地恢复,能够有效提升列车的耐撞性。
- 高广军高广军张洁李健张洁于尧
- 关键词：光滑粒子流体动力学
- 带隔板薄壁方管的耐撞性研究被引量：14
- 2014年
- 基于显式有限元方法,应用LS-DYNA软件,对带隔板薄壁方管的耐撞性进行研究。研究结果表明:隔板提高了方管变形的稳定性;在准静态载荷下,初始压缩力峰值随壁厚的增加而增加,但隔板数对初始压缩力峰值的影响很小,结构的吸能量、比吸能、压缩力效率值均随壁厚和隔板数的增加而增加;Cowper-Symonds材料模型中硬化系数β对初始压缩力峰值没有影响,而吸能量随β的增加而增加,在压溃距离为600 mm时,硬化系数为1相比为0时,吸能量增加了8.97%;考虑应变率效应时,吸能量相比准静态时有显著提高,但应变率效应在低速时影响更加明显。
- 李健高广军董海鹏张洁
- 关键词：方管吸能防撞性应变率效应
