【摘 要】
：
随着高速列车的迅猛发展,数值模拟仿真计算的要求越来越高,均匀风模型一直用于评估高速列车的动力学性能,然而自然界风类型是脉动风,但是直接加载脉动风的瞬态仿真计算需求高性能的计算配置和耗费数月以上的时间.因此,如何快速得到脉动风作用下的高速列车非定常气动载荷是极具研究价值的.首先,基于COOPER理论和线性滤波法计算高速列车随车移动点的脉动风速；其次,采用计算流体力学数值方法计算均匀风作用下的列车气动
【机 构】
：
西南交通大学 牵引动力国家重点实验室,四川成都610036
【出 处】
：
第十六届全国非线性振动暨第十三届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议
论文部分内容阅读
随着高速列车的迅猛发展,数值模拟仿真计算的要求越来越高,均匀风模型一直用于评估高速列车的动力学性能,然而自然界风类型是脉动风,但是直接加载脉动风的瞬态仿真计算需求高性能的计算配置和耗费数月以上的时间.因此,如何快速得到脉动风作用下的高速列车非定常气动载荷是极具研究价值的.首先,基于COOPER理论和线性滤波法计算高速列车随车移动点的脉动风速；其次,采用计算流体力学数值方法计算均匀风作用下的列车气动载荷系数,并得到气动力系数与侧偏角之间的函数表达式；最后,采用改进的权重函数法计算列车在脉动风速下的气动力载荷时程曲线.以CRH2中间车车厢为例,数值仿真计算采用缩比模型,缩比尺度为1000∶1,如图1所示.数值仿真工况为：车速为200 km/h和风速分别为5、10、12、15、20、22、25、27、30、35 m/s一共10种工况.通过拟合数值仿真计算得到的车体侧力系数发现：车体的侧力系数为风向侧偏角的四次函数,如图1所示.根据得到的侧力系数规律和合成的脉动风速,采用改进的权重函数法模拟出该模型在脉动风速下的侧力载荷时程曲线,并与直接加载脉动风进行数值计算的结果进行对比,如图2所示.通过比较发现：基于改进的权重函数法计算与直接数值模拟的侧力平均误差仅为0.3％.因此,改进的权重函数法计算方法可以很好的模拟脉动风作用下的高速列车非定常气动载荷,且计算效率远高于直接数值仿真计算.
其他文献
V型悬臂梁作为一种变刚度、变截面结构,在原子力显微镜、微型能量采集器及仿生推进器中得到了广泛应用,而且该类结构通常在空气或水等粘性流体环境下工作,使得V型悬臂梁结构的流固耦合振动特性变得更为复杂。本文针对变刚度V型悬臂梁结构在粘性流体环境下的流固耦合振动问题,综合考虑V型悬臂梁结构的孔宽比、振动频率以及振动幅值,通过求解Navier-Stokes方程,推导出V型悬臂梁结构在较大振幅时的水动力学函数
俘获环境中的振动能量为微电子器件供电受到了广泛的关注.环境中的振动一般较微弱,频率分布在一个较宽的频带内,且主要是低频.为了更有效地俘获自然环境中的能量,我们设计了一种双稳态抗磁悬浮振动能量俘获器.该能量俘获器由阵列磁铁、抗磁热解石墨、发电线圈及悬浮磁铁组成,并通过悬浮磁铁在两个稳态点间的运动使发电线圈中的磁通量发生变化,从而将振动能量转化为电能.利用等效磁极法和镜像法,分别得到了阵列磁铁与悬浮磁
运用动力刚度矩阵的方法研究轴向运动Timoshenko梁在广义边界条件下的自由振动特性。利用Hamilton原理，建立运动梁的横向振动控制方程及边界条件，其动力学模型为两个形式相同、均包含有剪切变形和转动惯性的二阶常微分方程，并将其合并为一个四阶常微分方程。假设模型发生谐波振动，代入边界条件，可求得整体动力刚度矩阵，进而求得四阶常微分控制方程的精确解。利用Wittrick-Williams算法求解
建立了一维光子晶体纳米腔谐振器的非线性动力学模型，谐振器件由类高斯分布的光梯度力驱动，该模型考虑了轴向拉伸应力作用，分析了拉伸应力对谐振器非线性动力学特性的影响规律.研究表明，拉伸应力增大可以抑制刚度软化，也可以抑制刚度硬化效应，但是，同时也会使本征频率增大，并且降低谐振幅值，振幅降低对于提高谐振传感器的探测灵敏度有着不利的影响.此外，该文还分析了梁结构的长度对谐振器刚度软化和硬化效应的影响，发现
从环境振动中俘获能量取代传统电池或延长传统电池的寿命，具有可观的应用前景。但环境振动一般比较微弱，而且不仅在频域广泛分布，在方向上也并不唯一。为了获得更宽的工作频带、多向振源适应性和更高的等效压电常数，我们提出了一种结合非线性双稳态和伸张放大机理的多向宽频振动能量俘获器设计。这种设计与传统的基于压电悬臂梁的振动能量俘获器设计不同，悬臂梁不需要贴附压电片，因此，采用了可以被任意方向振源激振的细长圆梁
介电弹性体作为一种新型电活性聚合物，由于拥有质量轻、结构简单、机电转化效率高、作动安静等特点，在驱动器设计和能量采集等领域受到了广泛的关注。本文提出了一种磁力式三稳态介电弹性体驱动器工作机理，该驱动器在非线性磁力和介电弹性体薄膜拉力共同作用下拥有三个稳定状态，通过施加电压可以实现稳态间的切换。为了揭示磁力作用下的介电弹性体驱动器三稳态实现机理及动力学特性，首先研究了非线性磁力作为机械外载荷对介电弹
工程实际及生活中随处可见轴向运动梁结构。轴向运动梁作为最基本最典型的陀螺连续体系统，对其振动特别是横向振动的分析有着重要的理论意义。当轴向速度超过临界值时，轴向运动梁发生屈曲进入超临界领域。文章研究超临界轴向运动Timoshenko梁横向受迫振动的稳态响应。基于超临界轴向运动Timoshenko偏微分动力学模型，运用直接多尺度法，采用两时间尺度，近似研究简支边界下第一阶主共振响应，给出受迫振动稳态
超材料在控制电磁能量传递方面取得了大量的应用。电子二极管的出现更是开启了电器时代的大门。受其启发，研究者们对其它载体的单向操纵也取得了很大进展，声单向传递的研究也应运而出。声二极管具有的整流效果，对提高声波的无损探测，医学成像的精度有很大的应用前景。本文运用线性的锥形结构，实现声波幅值的变化。运用这种结构，我们利用了Runge-Kutta法研究了无阻尼球链系统依赖激励幅值实现声单向传导的可能性。我
脑科学探索大脑神经系统的复杂结构和功能，其研究结果不仅大大加深了人类对自身的认识，而且为提供神经疾病诊治的新手段和开发以人工智能为导向的类脑研究打下重要基础。脑科学、脑疾病诊断与治疗、类脑智能系统都是21世纪的国际科技前沿领域，正在酝酿着新的重大突破。生物神经系统通常呈现具有不同时空特征的复杂非线性动力学行为。它们贯穿于感知、学习、记忆和运动控制等过程之中，并与生物睡眠、心脏、呼吸节奏的产生与调节