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管道交通系统抽真空设计与过程气动特性优化研究
| 论文题名： | 管道交通系统抽真空设计与过程气动特性优化研究 |
| 关键词： | 磁悬浮列车;管道交通系统;抽真空设计;气动特性 |
| 摘要： | 目前管道交通系统的研究多集中在速度实现、列车的气动特性和热力学方面，系统建设仍在百米试验阶段，管道环境的实现仅借助真空泵以抽成所需压强为目的，仍缺少大腔体管道抽空及真空维持技术方案。本文以大尺寸管道低真空环境构建为目的，对管道交通系统的真空需求、抽气方案、真空泵参数及选型组合等真空构建技术进行研究，并对抽气管道的气动特性进行仿真分析与优化。 本文以管道交通系统的内部环境为研究对象，首先从设计速度、车内外设备与人员真空适应能力、牵引能耗等方面对管道真空需求进行分析。 然后通过分析实际应用和大同试验线的车辆尺寸参数，对交通管道建立长度1000km、直径4m的计算模型，研究三种目的压强下抽真空所需时间、能耗与泵数量、站间距的关系。后根据大同市管道磁浮交通试验线真空度控制指标1kPa~101kPa，设计真空泵站抽气方案，实现了管线真空建立时间小于4h的要求。后对泵的极限压力、抽气速率和功率成本等方面进行对比分析，完成真空泵参数及组合选型。 最后根据雷诺数计算公式、结合气动公式、气体流速公式和抽速关系，推导出管道交通系统所需工作压力及不同管道直径下气体流动状态与真空泵抽气速率的关系，并确定其判定标准。后以美国超级高铁公司HTT一条试验线上的抽气机组为优化原型，结合第二章的管内流场特性与抽真空过程中的气动特性分析，利用有限元分析软件Fluent建立管道、空气与真空泵之间的三维连续、粘性、不可压缩、湍流仿真模型。后对抽气管道断面积、真空泵接入形式和接口结构建立多种对比模型进行仿真计算，模拟研究抽气过程中管道内气流速度变化和压力分布规律，并设计出抽气机组管道的优化模型。 |
| 作者： | 潘登 |
| 专业： | 交通运输 |
| 导师： | 杜红棉;冷立根 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中北大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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