高铁车头为什么不是方的、圆的、扁的,而是子(2)
相交的两列火车之间会形成更高的高压区,这会导致中间区域的高压大于两列火车两侧的压力,从而形成横向火车上的压力。鉴于列车与轨道呈锥形的接触关系,使列车产生晃动和振动,甚至“蛇形摆动”,对车体和轨道造成损坏,还可能引起列车的异常振动或噪音。车身。
无论是从舒适性还是安全性的角度考虑,在高速列车设计阶段,两车相遇时所产生的压力波都必须加以考虑并尽可能地减小。
通过计算机模拟和测试发现,长、平、宽的流线型机车可以降低两列列车之间的压力波幅值。
对比两辆车的交叉路口,有一种情况更考验火车,那就是隧道。对于高速列车来说,隧道可以说是最恶劣的工作条件之一。狭窄的隧道不利于空气的传播,更有利于压力波的产生和传播。对于更长的隧道,压力波也会反复作用在列车上。
当火车进入隧道时,头部的空气突然被挤压,来不及从隧道入口排出。因此,水头压力会急剧上升,并在入口处产生压缩波。
当列车尾部进入隧道时,列车后方隧道空气稀少,周围空气来不及补充,压力急剧下降,产生膨胀波。这种压力波动对列车的影响很大。如果列车的气密性较差,将其引入车厢内,可能会引起乘客耳鸣。

隧道压力波
来源|中国科学院力学科学研究所
同样,车辆前后炮弹状的设计可以分别减小高压区和低压区的分布范围和压力变化范围,相对减弱车辆前部和后部在隧道中的激励。压缩波和膨胀波。此外,还需要合理设计车厢结构,使其能够承受足够强的压力波。

来源|搜狐高速??铁路四方
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反复实验
子弹头的设计过程不仅要以空气动力学为基本原理,还要反复进行模拟和实验。如何实现车头与车身之间的气流和空气动力等相关参数的最优解,只有经过上千次的计算、修改和实践才能弄清楚。
CRH380A列车在研制过程中,进行了3??00多个工况的气动模拟计算,选择了合适的机车,然后送到风洞试验基地进行试验。

高速列车模型风洞试验
来源|中央电视台超级工程
因此,一颗完美的子弹不仅要有出众的外观和上台,还要能降低列车的阻力,减少列车相遇进入时产生的压力波隧道,抑制操作当时产生的噪音,它不仅靠“面子”征服了所有人,更用绝对的实力征服了所有人。
来源:数字北京科学中心
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来源:中国科学院物理研究所
文章来源:《铁道工程学报》 网址: http://www.tdgcxbbjb.cn/zonghexinwen/2021/0818/481.html
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