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高铁特定位置防积雪装置设计及仿真实验研究
| 论文题名： | 高铁特定位置防积雪装置设计及仿真实验研究 |
| 关键词： | 高速列车;防积雪装置;造型设计;多普勒雷达罩;离散相模型 |
| 摘要： | 随着高速列车应用的不断发展，我国高铁相关技术不断完善，制造技术日益提高，使得高铁建设里程和速度再创新高。在遍布全国的高铁路网中，冬季在北方很多地区，由于气候原因，极易导致高铁车厢底部积雪，严重影响高铁车厢底部传感器的使用，如多普勒传感器等，大面积的积雪甚至会引起冰块脱落砸坏铁轨的事故，所以北方很多地区在寒冷的季节高铁只能降速运行，人们就不能体会到高铁快捷、舒适的体验感受。本文拟通过理论分析和实验验证，研究高铁底部积雪形成机理，并通过改变局部造型，有效降低局部积雪量。本次研究主要解决多普勒传感器雷达罩积雪的问题。 针对高速列车底部雷达罩积雪现象，首先利用CFD基本理论，分析了扬雪的雪片颗粒受力情况，为车厢底部扬雪规律进行了建模。基于Realizable k-ε模型与混合网格方案，利用离散相模型（DPM）对高铁车厢外流场雪片附着机理进行分析，得出了车厢底部雪片附着的产生机理。通过加装外部造型，对防止表面积雪进行了分析研究，通过仿真分析和实验验证，证实该结构造型能有效减少高速列车车厢底部的局部积雪现象。后期针对机车在实际运行环境中防止雪片附着提出了相关加热控制方法，并采用现代设计方法进行优化设计，为工程上解决高速机车防止雪片附着底板影响提供了借鉴。由于水平有限，本文所取得的相应成果和总结，目前还有一定局限性，将来可通过引入更加细致的模型与更先进的动网格技术加以改进。 主要研究内容：目前高铁的发展形势、降雪等不可避免的自然现象对高铁运行安全的影响，对雪片颗粒受力的分析和CFD基本理论的阐述，建立分析扬雪产生机理气动模型。对高铁车厢底部雪片附着进行数值模拟，基于Realizable k-ε模型与混合网格方案，利用离散相模型（DPM）对高铁车厢外流场雪片附着机理进行分析，加装设计造型后对雪片运动轨迹产生的影响，采用现代设计方法进行参数优化。 |
| 作者： | 武宇龙 |
| 专业： | 机械制造及其自动化 |
| 导师： | 孙晓 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南工业大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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